DE69924624T2 - LAYER FOR DETERMINING A CHEMICAL SUBSTANCE, CHEMICAL SAMPLE AND ASSOCIATED METHOD OF MANUFACTURE - Google Patents

LAYER FOR DETERMINING A CHEMICAL SUBSTANCE, CHEMICAL SAMPLE AND ASSOCIATED METHOD OF MANUFACTURE Download PDF

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    • G01N27/125Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G01N27/127Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising nanoparticles

Description

Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Film für den Nachweis einer chemischen Species, auf einen chemischen Sensor (Messfühler), der einen erfindungsgemäßen Film umfasst, auf ein Verfahren zur Herstellung eines chemischen Sensors (Messfühlers), der einen solchen Film umfasst, sowie auf ein Verfahren zur Verbesserung der zeitlichen Stabilität und der Reproduzierbarkeit eines elektrischen Signals, das von einem erfindungsgemäßen Film zum Nachweis einer chemischen Species abgegeben wird.The The present invention relates to a film for detection a chemical species, to a chemical sensor (sensor), the a film according to the invention to a method of making a chemical sensor (Probe) comprising such a film, as well as a method for improvement the temporal stability and the reproducibility of an electrical signal coming from a inventive film for the detection of a chemical species.

Die Erfindung ist anwendbar auf allen Gebieten, in denen der Nachweis einer chemischen Species basiert auf der Veränderung einer elektrischen Eigenschaft eines empfindlichen Materials unter dem Einfluss der nachzuweisenden chemischen Species.The Invention is applicable in all fields where detection a chemical species based on the change of an electrical Property of a sensitive material under the influence of the detected chemical species.

Zu den Einrichtungen, in denen die elektrischen Eigenschaften eines empfindlichen Materials ausgenutzt werden, wie z.B. ein Film zum Nachweis einer chemischen Species, gehören beispielsweise die konduktometrischen chemischen Sensoren, die elektronischen Komponenten vom Transistor-Typ mit Feldeffekt und die Detektor-Elektroden in einem flüssigen Medium.To the facilities in which the electrical properties of a sensitive material, such as e.g. a movie to Detection of a chemical species include, for example, the conductometric chemical sensors, the electronic components of the transistor type with field effect and the detector electrodes in a liquid medium.

In diesen Eigenschaften liegt der Film, d.h. das aktive Material, in Form eines dünnen Films vor, der beispielsweise hergestellt worden ist nach dem Langmuir-Blodgett-Verfahren durch kovalente Aufpfropfung, durch aufeinanderfolgende Abscheidung von aufeinanderliegenden Mehrfachschichten, durch Chemisorption oder durch jedes klassische Verfahren zur Abscheidung von Filmen, insbesondere von dünnen Filmen.In these properties is the film, i. the active material, in Shape of a thin Films ago, for example, has been prepared by the Langmuir-Blodgett method by covalent grafting, by sequential deposition of superposed multilayers, by chemisorption or by any classical method of depositing films, in particular of thin Film.

Um einen chemischen Sensor herzustellen, kann dieser Film beispielsweise auf einem isolierenden Substrat angeordnet sein, der mit dünnen Metallelektroden ausgestattet ist, welche die Durchführung einer Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Films ermöglichen.Around For example, to make a chemical sensor, this film can be arranged on an insulating substrate, with thin metal electrodes which is performing a measurement of electrical conductivity enable the movie.

Stand der TechnikState of the art

Das Gebiet der konduktometrischen chemischen Sensoren hat sich in zwei voneinander unabhängigen Richtungen entwickelt, je nachdem, ob das empfindliche Element aus einem mineralischen oder metallischen Material, in der Regel aus einem Metalloxid, oder aus einem organischen Material besteht.The The field of conductimetric chemical sensors has turned into two independent of one another Directions developed depending on whether the sensitive element a mineral or metallic material, usually made a metal oxide, or of an organic material.

Das am häufigsten verwendete mineralische Material, beispielsweise im Rahmen von Gassensoren, ist Zinnoxid SnO2. Dieser Material-Typ ist Gegenstand von zahlreichen Untersuchungen seit mehr als 30 Jahren. Er hat den Vorteil, dass er eine gute chemische und thermische Stabilität aufweist. Dagegen weist er eine schlechte Eigen-Selektivität auf, was damit zusammenhängt, dass die Nachweisverfahren sich an den Verbindungsstellen der Körner abspielen. Die Selektivität wird moduliert durch die Art der chemischen Species, die an der Oberfläche der Körner vorliegen und deren relative Konzentration in Abhängigkeit von der Temperatur variiert. Auf diesem Umweg wird daher eine bestimmte Selektivität in Abhängigkeit von der Arbeitstemperatur des Sensors festgestellt. Effekte auf die Selektivität von Einrichtungen wurden auch beobachtet, wenn bestimmte Zusätze, wie z.B. Pd, Pt, Ag, dem Material einverleibt werden oder wenn chemische Behandlungen, wie z.B. mit SO2, im Verlaufe der Herstellung des Materials durchgeführt werden. Die Prozesse, die mit dem Nachweis bei diesem Material-Typ im Zusammenhang stehen, sind zurückzuführen auf die Modifikation der Potential-Sperrschicht, die zwischen benachbarten Körnern vorhanden ist. Die genauen Mechanismen sind immer noch wenig bekannt. Häufig werden katalytische Effekte oder Oxidations-Reduktions-Phänomene dafür angegeben.The most commonly used mineral material, for example in the context of gas sensors, is tin oxide SnO 2 . This type of material has been the subject of numerous studies for more than 30 years. It has the advantage that it has good chemical and thermal stability. In contrast, it has a poor intrinsic selectivity, which is related to the fact that the detection procedures take place at the joints of the grains. The selectivity is modulated by the type of chemical species that are present on the surface of the grains and whose relative concentration varies with temperature. On this detour, therefore, a certain selectivity is determined as a function of the operating temperature of the sensor. Effects on device selectivity have also been observed when certain additives, such as Pd, Pt, Ag, are incorporated into the material or when chemical treatments, such as with SO 2 , are performed during the manufacture of the material. The processes associated with detection in this type of material are due to the modification of the potential barrier layer present between adjacent grains. The exact mechanisms are still little known. Often, catalytic effects or oxidation-reduction phenomena are indicated.

Was die organischen Materialien angeht, so gibt es noch sehr wenige konkrete Ausführungsformen und unter diesen sind ausschließlich polymere Materialien genannt. Die Verwendung des organischen Materials in Einrichtungen für konduktometrische Messungen scheint stark eingeschränkt zu sein durch zeitliche Instabilitäts-Phänomene und auch durch die große Streuung der elektrischen Eigenschaften, die bei einer gleichen Reihe von Proben festgestellt wurden. Es handelt sich dabei zunächst um die Persistenz einer elektrischen Messabweichung (Drift), die sicher auf die Art der Materialien selbst zurückzuführen ist. Darüber hinaus weist das Gesamtsystem sehr hohe Widerstandswerte auf wegen der Verwendung von rein organischen Materialien. Schließlich führt auch der Umstand, dass das Material verantwortlich ist sowohl für den Nachweis von chemischen Species als auch für die Transduktion (Umwandlung) des entsprechenden elektrischen Signals, zu einer beträchtlichen Einschränkung hinsichtlich der Art der verwendbaren Moleküle. Es können nämlich nur Moleküle verwendet werden, die zu elektrisch leitenden Materialien führen, und ihre Empfindlichkeit ist im Wesentlichen beschränkt auf Schadstoffe, die ausgeprägte Oxidations-Reduktions-Eigenschaften aufweisen.As far as the organic materials are concerned, there are still very few concrete embodiments, and among these are exclusively called polymeric materials. The use of the organic material in devices for conductimetric measurements seems to be severely limited by temporal instability phenomena and also by the large scatter of electrical properties found in a same series of samples. This is initially the persistence of an electrical measurement error (drift), which is certainly due to the nature of the materials themselves. In addition, the overall system has very high resistance values due to the use of purely organic materials. Finally, the fact that the material is responsible both for the detection of chemical species and for the transduction (conversion) of the corresponding electrical signal leads to a considerable limitation with regard to the type of molecules that can be used. Namely, only molecules can be used which lead to electrically conductive materials, and their sensitivity is in the We considerably limited to pollutants which have pronounced oxidation-reduction properties.

Es ist somit schwierig, Systeme herzustellen, die sowohl elektrisch leitend als auch selektiv sind für einen Nachweis und dies ist einer der negativen Punkte, den die organischen Materialien mit den mineralischen Materialien gemeinsam haben.It is thus difficult to produce systems that are both electric conductive as well as selective for one Proof and this is one of the negative points that the organic Materials with the mineral materials in common.

In dem Dokument von H. Wohltjen et al., "Colloidal Metal-Insulator-Metal Ensemble Chemiresistor Sensor", abgedruckt in "Analitycal Chemistry", Band 70, Nr. 14, 15. Juli 1998, Seiten 2856–2859, ist ein Film zum chemischen Nachweis beschrieben, der besteht aus mineralischen Nanoteilchen und organischen Molekülen, die auf die genannten Nanoteilchen so aufgepfropft worden sind, dass sie um die genannten Nanoteilchen herum eine organische Krone bilden. Dieser Detektor-Film ist nicht spezifisch.In the document by H. Wohltjen et al., "Colloidal Metal Insulator Metal Ensemble Chemistoristor Sensor ", reprinted in "Analitycal Chemistry ", volume 70, no. 14, 15 July 1998, pages 2856-2859, is a film on chemical Detection described, which consists of mineral nanoparticles and organic molecules, which have been grafted onto said nanoparticles so that they are an organic crown around the mentioned nanoparticles form. This detector film is not specific.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, die Probleme des Standes der Technik zu lösen und einen Film für den Nachweis einer chemischen Species zu finden, der insbesondere eine hohe zeitliche Stabilität der konduktometrische Messungen, eine hohe Nachweisselektivität, eine geringe Streuung der elektrischen Eigenschaften, die bei der gleichen Reihe von Pro ben festgestellt werden, sowie eine geringe elektrische Abweichung, einen kontrollierten Widerstand und eine große Empfindlichkeit aufweist.aim In particular, it is the problem of the present invention to solve the problems of the present invention To solve the prior art and a movie for to find evidence of a chemical species, in particular a high temporal stability the conductometric measurements, a high detection selectivity, a low dispersion of electrical properties at the same Series of samples are detected, as well as a low electrical Deviation, a controlled resistance and a high sensitivity having.

Der erfindungsgemäße Film, der in dem Patentanspruch 1 definiert ist, weist Wechselwirkungseigenschaften mit der nachzuweisenden chemischen Species und elektrische Eigenschaften auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass er mineralische Nanoteilchen, nachstehend hier als "Nanoteilchen" bezeichnet, und organische Moleküle umfasst.Of the film according to the invention, that is defined in claim 1, has interaction properties with the chemical species to be detected and electrical properties and is characterized in that it contains mineral nanoparticles, hereinafter referred to as "nanoparticles", and organic molecules includes.

Erfindungsgemäß können die Nanoteilchen die Aufgabe haben, im Wesentlichen die elektrischen Eigenschaften des Films sicherzustellen und die organischen Moleküle können die Aufgabe haben, im Wesentlichen die Wechselwirkungseigenschaften zwischen dem Film und der nachzuweisenden chemischen Species zu gewährleisten.According to the invention can Nanoparticles have the task of essentially electrical Ensure the film's properties and the organic molecules can do that Task, essentially the interaction properties between the film and the chemical species to be detected guarantee.

Die organischen Moleküle, welche die Aufgabe haben, im Wesentlichen die Wechselwirkungseigenschaften zwischen dem Film und der chemischen Species sicherzustellen, werden nachstehend hier als "organische Wechselwirkungsmoleküle" bezeichnet.The organic molecules, which have the task, essentially the interaction properties between the film and the chemical species hereinafter referred to as "organic Interaction molecules ".

Erfindungsgemäß werden organische Moleküle auf die genannten Nanoteilchen so aufgepfropft, dass sie um die genannten Nanoteilchen herum eine organische Krone bilden, und organische Moleküle, welche die Aufgabe haben, die Wechselwirkungseigenschaften zwischen dem Film und der nachzuweisenden chemischen Species sicherzustellen, können mit den Nanoteilchen gemischt werden, um die herum eine organische Krone gebildet worden ist, oder die auf die organischen Moleküle aufgepfropft sind, die eine organische Krone um die genannten Nanoteilchen herum bilden.According to the invention organic molecules grafted on the nanoparticles so mentioned that they around the nanoparticles form an organic crown, and organic molecules which have the task, the interaction properties between ensure the film and the chemical species to be detected can mixed with the nanoparticles, around which an organic crown or grafted onto the organic molecules are those that have an organic crown around the nanoparticles mentioned form.

Erfindungsgemäß handelt es sich bei den organischen Molekülen, die auf die genannten Nanoteilchen aufgepfropft sind, um organische Moleküle, welche die Aufgabe haben, im Wesentlichen eine organische Krone um die Nanoteilchen herum zu bilden, oder es handelt sich um organische Moleküle, welche die Aufgabe haben, sowohl eine organische Krone um die Nanoteilchen herum zu bilden als auch sich mit den organischen Wechselwirkungsmolekülen mit der nachzuweisenden chemischen Species zu verbinden, wobei die zuletzt genannten Moleküle nachstehend hier als "bifunktionelle organische Moleküle" bezeichnet werden, oder eine Mischung derselben.According to the invention It is the organic molecules that are referred to Nanoparticles are grafted to organic molecules which essentially have the task of creating an organic crown around the Nanoparticles to form around, or it is organic molecules which have the task, both an organic crown around the nanoparticles around as well as interacting with the organic interaction molecules to connect the chemical species to be detected, the latter molecules hereinafter referred to as "bifunctional organic molecules ", or a mixture of them.

Bei den Nanoteilchen handelt es sich beispielsweise um Nanoteilchen, die mindestens einen Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe Platin, gold, Silber, CdS, TiO2, umfassen.The nanoparticles are, for example, nanoparticles which comprise at least one member selected from the group of platinum, gold, silver, CdS, TiO 2 .

Die Nanoteilchen können beispielsweise eine Größe haben, die zwischen 1 und etwa 100 nm im Durchmesser liegt, oder sie können eine Größe von etwa 1 bis etwa 50 nm im Durchmesser oder auch eine Größe von etwa 1 bis etwa 10 nm im Durchmesser haben, wobei diese Teilchengröße homogen oder heterogen sein kann, vorzugsweise homogen ist.The Nanoparticles can for example, have a size which is between 1 and about 100 nm in diameter, or they may be one Size of about 1 to about 50 nm in diameter or even a size of about 1 to about 10 nm in diameter, this particle size being homogeneous or may be heterogeneous, preferably homogeneous.

Die organischen Moleküle, welche die Aufgabe haben, die Wechselwirkungseigenschaften des Films mit der nachzuweisenden chemischen Species sicherzustellen, können umfassen oder bestehen aus einem Molekül, ausgewählt aus der Gruppe Phthalocyanin, Tetrapyridinophthalocyanin, Thiophen, Oligothiophen, Porphyrin, Erythrosin, Kronenether, Azakronenether, Cryptophan, Cyclodextrin, lineares oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Benzol, Derivaten dieser Moleküle, die unsubstituiert oder substituiert sind durch eine oder mehrere chemische Wechselwirkungsfunktionen mit der nachzuweisenden chemischen Species.The organic molecules which have the function of ensuring the interaction properties of the film with the chemical species to be detected can comprise or consist of a molecule selected from the group phthalocyanine, tetrapyridinophthalocyanine, thiophene, oligothiophene, Porphyrin, erythrosine, crown ether, azacrown ether, cryptophan, cyclodextrin, linear or branched alkyl of 1 to 12 carbon atoms, benzene, derivatives of these molecules which are unsubstituted or substituted by one or more chemical interaction functions with the chemical species to be detected.

Bei den auf die genannten Nanoteilchen aufgepfropften organischen Molekülen handelt es sich um organische Moleküle, welche im Wesentlichen die Aufgabe haben, eine organische Krone um die Nanoteilchen herum zu bilden, d.h. die nicht die Aufgabe haben, mit der nachzuweisenden chemischen Species in Wechselwirkung zu treten. Die Funktion dieser Moleküle wird nachstehend beschrieben. Diese organischen Moleküle können umfassen oder bestehen aus einem Molekül, ausgewählt aus einer Gruppe, die umfasst beispielsweise ein lineares oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, ein Aryl, unsubstituiert oder substituiert durch eine oder mehrere chemische Funktionen zur Fixierung an den genannten Nanoteilchen. Diese chemischen Funktionen zur Fixierung an den genannten Nanoteilchen werden nachstehend beschrieben.at the grafted onto said nanoparticles organic molecules they are organic molecules, which essentially have the task of creating an organic crown to form around the nanoparticles, i. not the job have, with the chemical species to be detected in interaction to step. The function of these molecules will be described below. These organic molecules can include or consist of a molecule, selected from a group comprising, for example, a linear or branched one Alkyl having 1 to 12 carbon atoms, an aryl, unsubstituted or substituted by one or more chemical functions for fixation on the mentioned nanoparticles. These chemical functions for fixation on said nanoparticles are described below.

Bei den auf die genannten Nanoteilchen aufgepfropften organischen Molekülen kann es sich auch handeln um bifunktionelle Molekül, die aufweisen einerseits mindestens eine chemische Funktion zur Fixierung an den genannten Nanoteilchen, und andererseits mindestens eine chemische Funktion zur Bindung an die organischen Moleküle, welche nicht die Aufgabe haben, die Wechselwirkungseigenschaften des Films mit der nachzuweisenden chemischen Species zu gewährleisten.at the grafted onto said nanoparticles organic molecules can It also involves bifunctional molecule that exhibit one hand at least one chemical function for fixing to said Nanoparticles, and on the other hand, at least one chemical function to bind to the organic molecules, which is not the task have the interaction properties of the film with the detected to ensure chemical species.

Es ist für den Fachmann auf diesem Gebiet leicht verständlich, dass die bifunktionellen Moleküle organische Moleküle sein können, die auf die Nanoteilchen aufgepfropft sind und auf welche organischen Wechselwirkungsmoleküle aufgepfropft oder "überaufgepfropft" sein können.It is for those skilled in the art will readily understand that the bifunctional molecules organic molecules could be, which are grafted onto the nanoparticles and on which organic Interaction molecules grafted or "grafted on".

Die mindestens eine chemische Funktion zur Fixierung an den genannten Nanoteilchen ist vorzugsweise eine chemische Funktion, die beispielsweise die Bildung einer kovalenten Bindung oder einer starken Bindung an das mineralische Nanoteilchen ermöglicht. Sie kann beispielsweise ausgewählt werden aus einer Gruppe, die umfasst ein Thiolat, ein Isonitril, ein Amin, ein Trioctylphosphat und ein Pyridin.The at least one chemical function for fixing to said Nanoparticles is preferably a chemical function, for example the formation of a covalent bond or a strong bond to the mineral nanoparticles allows. She can, for example selected are selected from a group comprising a thiolate, an isonitrile, an amine, a trioctyl phosphate and a pyridine.

Die mindestens eine chemische Funktion zur Ausbildung einer Bindung an die organischen Wechselwirkungsmoleküle kann ausgewählt werden aus einer Gruppe, die umfasst ein Pyridin, eine Aminfunktion, eine Carboxylatfunktion, eine Säurefunktion, eine Alkoholfunktion, eine Aldehydfunktion, eine Isocyanatfunktion, ein Isothiocyanatfunktion, ein -COCl-Funktion.The at least one chemical function to form a bond to the organic interaction molecules can be selected from a group comprising a pyridine, an amine function, a carboxylate function, an acidity function, an alcohol function, an aldehyde function, an isocyanate function, a Isothiocyanate function, a -COCl function.

Erfindungsgemäß kann die mindestens eine chemische Wechselwirkungsfunktion mit der nachzuweisenden chemischen Species beispielsweise ausgewählt werden aus einer Gruppe, die umfasst ein Pyridin, eine Aminfunktion, eine Carboxylatfunktion, eine Säurefunktion, eine Alkoholfunktion, eine Aldehydfunktion, eine Isocyanatfunktion, ein Isothiocyanatfunktion, eine Esterfunktion, eine -COCl-Funktion.According to the invention, the at least one chemical interaction function with the one to be detected chemical species, for example, are selected from a group, which comprises a pyridine, an amine function, a carboxylate function, an acidity function, an alcohol function, an aldehyde function, an isocyanate function, an isothiocyanate function, an ester function, a -COCl function.

Die bifunktionellen organischen Moleküle können umfassen ein Molekül, ausgewählt aus einer Gruppe, die umfasst ein Thiophenol, ein lineares oder verzweigtes Alkylthiol mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und ein Arylthiol.The Bi-functional organic molecules can include a molecule selected from a group that includes a thiophenol, a linear or branched one Alkylthiol having 1 to 12 carbon atoms and an arylthiol.

Bei dem erfindungsgemäßen Film kann es sich beispielsweise handeln um einen Film, in dem die auf die genannten Nanoteilchen aufgepfropften organischen Moleküle ausgewählt sein können aus der Gruppe, die umfasst 4-Mercaptoanilin, 4-Mercaptopyridin, N-Aminoalkanthiol und Mercaptohydroxyalkan oder eine Mischung davon.at the film of the invention For example, it could be about a movie in which the on the selected nanoparticles grafted organic molecules can from the group comprising 4-mercaptoaniline, 4-mercaptopyridine, N-aminoalkanethiol and mercaptohydroxyalkane or a mixture of it.

Der erfindungsgemäße Film kann beispielsweise sein ein Film, in dem die Nanoteilchen Platin-Nanoteilchen sind, und die auf die genannten Nanoteilchen aufgepfropften organischen Moleküle, die eine organische Krone bilden, die oben genannten Moleküle sein können.Of the inventive film can be, for example, a film in which the nanoparticles platinum nanoparticles are, and grafted onto said nanoparticles organic molecules that make up an organic crown that are molecules above can.

In dem erfindungsgemäßen Film können beispielsweise die Nanoteilchen Platin-Nanoteilchen sein, auf die organische Moleküle von 4-Mercaptoanilin aufgepfropft sind.In the film of the invention can For example, the nanoparticles may be platinum nanoparticles on which organic molecules grafted from 4-mercaptoaniline.

In diesem Film können die organischen Moleküle, welche die Aufgabe haben, die Wechselwirkungseigenschaften zwischen dem Film und der nachzuweisenden chemischen Species zu gewährleisten, beispielsweise Thiophen- oder Erythrosin-Moleküle sein, wobei diese Moleküle auf die 4-Mercaptoanilin-Moleküle aufgepfropft sein können, oder sie können beispielsweise Tetrapyridinophthalocyanin-Moleküle sein, wobei diese Moleküle mit den Nanoteilchen, auf welche das 4-Mercaptoanilin aufgepfropft ist, gemischt sein können.In this movie can the organic molecules, which have the task, the interaction properties between to ensure the film and the chemical species to be detected, for example, thiophene or Erythrosine molecules be, taking these molecules grafted onto the 4-mercaptoaniline molecules could be, or you can For example, be tetrapyridinophthalocyanine molecules, these molecules with the Nanoparticles onto which the 4-mercaptoaniline is grafted can be mixed.

Bei dem Tetrapyridinophthalocyanin kann es sich beispielsweise handeln um Kupfer-tetra(hexyloxycarbonyl)phthalocyanin, um Kupfertetraoctadecyltetrapyridinium[3,4-b:3',4'-g:3'',4''-l:3''',4'''-q] porphyrazinbromid, oder um Kobalt-tetraoctyltetraamidophthalocyanin.at the tetrapyridinophthalocyanine may be, for example copper tetra (hexyloxycarbonyl) phthalocyanine to give copper tetraoctadecyltetrapyridinium [3,4-b: 3 ', 4'-g: 3' ', 4' '- l: 3' '', 4 '' '- q] porphyrazine bromide, or cobalt tetraoctyltetraamidophthalocyanine.

Wie vorstehend beschrieben, definieren in dem erfindungsgemäßen Film die mineralischen Nanoteilchen im Wesentlichen die elektrischen Eigenschaften des Films. Sie haben insbesondere die Rolle, die Ladungsträger zu bilden, die den Detektorfilm durchlaufen, beispielsweise zwischen zwei Elektroden eines chemischen Sensors, und sie spielen in gewisser Weise die Rolle von Relais-Elektroden innerhalb der organischen Moleküle des Films. Wenn beispielsweise der erfindungsgemäße Film in einem chemischen Sensor verwendet wird, der ein Substrat und Elektroden umfasst, ist der Kontaktwiderstand zwischen dem Film und den Elektroden, der die Gewinnung des elektri schen Signals gewährleistet, beträchtlich vermindert gegenüber einem rein organischen Film des Standes der Technik. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Film gekennzeichnet durch eine bessere zeitliche elektrische Stabilität als ein rein organischer Film des Standes der Technik. Da nämlich die elektrische Leitfähigkeit in dem Film im Wesentlichen durch die Nanoteilchen bereitgestellt wird, werden die organischen Moleküle weniger benötigt für die elektrische Leitfähigkeit als in einem rein organischen Film.As described above define in the film according to the invention the mineral nanoparticles are essentially the electrical ones Properties of the film. In particular, they have the role of forming the charge carriers, passing through the detector film, for example, between two electrodes of a chemical sensor, and they play in a sense the Role of relay electrodes within the organic molecules of the film. For example, if the film of the invention in a chemical Sensor is used, which comprises a substrate and electrodes, is the contact resistance between the film and the electrodes, which ensures the recovery of the electrical signal's considerable diminished towards a purely organic film of the prior art. Furthermore is the film of the invention characterized by a better temporal electrical stability than a purely organic film of the prior art. Because namely the electric conductivity in which film is essentially provided by the nanoparticles, become the organic molecules less needed for the electric conductivity as in a purely organic film.

In dem erfindungsgemäßen Film haben organische Moleküle im Wesentlichen die Aufgabe, die Wechselwirkungseigenschaften zwischen dem Film und der nachzuweisenden chemischen Species bereitzustellen, d.h. es ist die Wechselwirkung der organischen Wechselwirkungsmoleküle mit der nachzuweisenden chemischen Species, welche die elektrische Leitfähigkeit des Films modifiziert, die im Wesentlichen sichergestellt wird durch die Nanoteilchen, wodurch eine Modifikation des Widerstandes oder der elektrischen Leitfähigkeit des Films bewirkt wird. In dem erfindungsgemäßen Film spielt nämlich der mineralische Teil die Rolle eines Transduktors, da dieser die Ladungsträger liefert, welche die elektrische Leitfähigkeit gewährleisten. Im Innern des Films passieren diese Ladungsträger ein Nanoteilchen nach dem anderen, wobei sie den organischen Teil durchqueren. In diesem Bereich befindet sich die Grenzfläche zwischen dem Nachweis und der Transduktion. Die Ladungsträger überwinden die organische Sperrschicht, die aus den organischen Molekülen besteht, durch einen Tunneleffekt oder einen Sprungleitungs-Prozess. In beiden Fällen muss eine Energiesperrschicht überwunden werden. In Abwesenheit der nachzuweisenden chemischen Species ergibt der Wert dieser Energiesperrschicht und der Wert ihrer physikalischen Charakteristika einen Wert, der die elektrische Leitfähigkeit des Films bestimmt. Wenn eine chemische Species, die mit den organischen Wechselwirkungsmolekülen reagieren kann, in dem den Film umgebenden Medium vorhanden ist, sind die Eigenschaften dieser Energiesperrschicht, welche die Ladungsträger überwinden müssen, modifiziert und dadurch ist auch die elektrische Leitfähigkeit des Materials modifiziert.In the film of the invention have organic molecules essentially the task, the interaction properties between to provide the film and the chemical species to be detected, i. it is the interaction of the organic interaction molecules with the to be detected chemical species, the electrical conductivity modified by the film, which is essentially ensured by the nanoparticles, causing a modification of the resistance or the electrical conductivity of the Films is effected. Namely, in the film of the present invention, the mineral part plays the role of a transductor, since it supplies the charge carriers, which is the electrical conductivity guarantee. Inside the film these charge carriers pass a nanoparticle after the others, traversing the organic part. In this area is the interface between the detection and the transduction. Overcome the charge carriers the organic barrier layer consisting of the organic molecules a tunnel effect or a jump line process. In both make must overcome an energy barrier layer become. In the absence of the chemical species to be detected the value of this energy barrier layer and the value of its physical Characteristics a value that determines the electrical conductivity of the Films determined. If a chemical species that is organic Interaction molecules can react in which the medium surrounding the film is present, are the properties of this energy barrier layer, which overcome the charge carriers have to, modified and thereby is also the electrical conductivity of the material modified.

Der Nachweis der Modifikation der elektrischen Leitfähigkeit des Films erlaubt den Nachweis einer Wechselwirkung zwischen der chemischen Species, die nachzuweisen ist, und den organischen Wechselwirkungsmolekülen des Films und damit den Nachweis der genannten chemischen Species.Of the Evidence of the modification of the electrical conductivity of the film allows the Evidence of an interaction between the chemical species that and the organic interaction molecules of the Films and thus the proof of said chemical species.

Die vorliegende Erfindung ergibt somit einen Film, der mineralische Nanoteilchen und organische Moleküle umfasst, in dem die elektrischen Eigenschaften des Films und die Wechselwirkungseigenschaften mit der nachzuweisenden chemischen Species im Wesentlichen voneinander getrennt sind.The The present invention thus provides a film, the mineral Nanoparticles and organic molecules in which the electrical Properties of the film and the interaction properties with the Essentially, the chemical species to be detected are separated from each other are.

Erfindungsgemäß können die Wechselwirkungseigenschaften des Films mit der nachzuweisenden chemischen Species das Ergebnis einer oder mehrerer Wechselwirkungen der organischen Wechselwirkungsmoleküle insgesamt oder nur eines Teils derselben mit der nachzuweisenden chemischen Species sein.According to the invention can Interaction properties of the film with the chemical to be detected Species the result of one or more interactions of the organic Interaction molecules all or only part of it with the proof be chemical species.

Darüber hinaus kann (können) erfindungsgemäß die Wechselwirkungen) der organischen Wechselwirkungsmoleküle mit der nachzuweisenden chemischen Species das Ergebnis einer oder mehrerer, vorzugsweise reversibler, Wechselwirkungstypen sein, wie z.B. eine Wasserstoffbindung, eine ionische Bindung, eine Van der Waals-Wechselwirkung, eine elektrostatische oder dipolare Wechselwirkung oder mehrere dieser Wechselwirkungen.Furthermore can (can) according to the invention the interactions) the organic interaction molecules with the detected chemical species is the result of one or more, preferably reversible, interaction types, e.g. a hydrogen bond, an ionic bond, a Van der Waals interaction, an electrostatic bond or dipolar interaction or more of these interactions.

Einer der Vorteile der Verwendung von organischen Molekülen, die eine reversible Bindung oder Wechselwirkung mit der nachzuweisenden chemischen Species aufweisen, besteht darin, dass der Film leicht regeneriert werden kann, um für einen neuen Nachweis der chemischen Species bereit zu sein. Wenn die Bindung wenig reversibel oder irreversibel ist, kann eine chemische oder physikalische Behandlung erforderlich sein, um den Film zu regenerieren.one the benefits of using organic molecules that a reversible bond or interaction with the to be detected chemical species, is that the film easily regenerates can be for to be ready for a new proof of the chemical species. If The bond is little reversible or irreversible, can be a chemical or physical treatment may be required to film regenerate.

Erfindungsgemäß kann diese Wechselwirkung mehr oder minder spezifisch für die nachzuweisende chemische Species sein, und es ist daher leicht verständlich, dass die Nachweis-Selektivität des erfindungsgemäßen Films großenteils eine Funktion der Wechselwirkungsspezifität der organischen Wechselwirkungsmoleküle ist, die sie mit der nachzuweisenden chemischen Species umfassen.According to the invention, this interaction can be more or less specific for the to be detected Thus, it will be readily understood that the detection selectivity of the inventive film is largely a function of the interaction specificity of the organic interaction molecules comprising it with the chemical species to be detected.

So ist beispielsweise ein erfindungsgemäßer Film, der organische Wechselwirkungsmoleküle umfasst, die für eine vorgegebene chemische Species sehr spezifisch sind, sehr spezifisch für die genannte vorgegebene chemische Species, und ein erfindungsgemäßer Film, der organische Wechselwirkungsmoleküle umfasst, die für eine Familie von chemischen Species spezifisch sind, ist spezifisch für die genannte Familie und dgl.So is, for example, a film according to the invention which comprises organic interaction molecules which for one given chemical species are very specific, very specific for the said predetermined chemical species, and a film according to the invention, which includes organic interaction molecules that are responsible for a family of chemical species is specific to the said Family and the like

Daher ist es je nach Art der organischen Wechselwirkungsmoleküle, die sehr vielseitig modifiziert sein können, möglich, die Nachweis-Selektivität eines Sensors oder einer Elektrode, der (die) den erfindungsgemäßen Film trägt, stark zu orientieren. Während die rein organischen Materialien des Standes der Technik im Wesentlichen empfindlich sind für chemische Species, die ausgeprägte Oxidations-Reduktions-Eigenschaften besitzen, wobei die nachgewiesene chemische Species in diesem Fall die elektrische Eigenleitfähigkeit des organischen Materials direkt modifiziert, kann der erfindungsgemäße Film, der eine Hybridstruktur aufweist, auch gegenüber chemischen Species empfindlich sein, die keine speziellen Oxidations-Reduktions-Eigenschaften aufweisen.Therefore It depends on the nature of the organic interaction molecules that be very versatile, possible, the detection selectivity of a Sensor or an electrode, the (the) film of the invention wearing, strongly orient. While The purely organic materials of the prior art essentially are sensitive to chemical species that are pronounced Possess oxidation-reduction properties, with the proven chemical species in this case the electrical intrinsic conductivity modified directly of the organic material, the film according to the invention, which has a hybrid structure, also sensitive to chemical species which have no special oxidation-reduction properties.

Die Erfindung ist daher neuartig gegenüber dem Stand der Technik insbesondere deshalb, weil sie einen Hybridfilm bereitstellt, der den sehr spezifischen Nachweis von extrem variablen chemischen Species erlaubt durch eine kluge Auswahl der organischen Wechselwirkungsmoleküle mit der nachzuweisenden chemischen Species.The Invention is therefore novel compared to the prior art in particular because it provides a hybrid film that is very specific Detection of extremely variable chemical species allowed by a clever selection of organic interaction molecules with the to be detected chemical species.

Ein erfindungsgemäßer Film, der aus einer einfachen Mischung der Nanoteilchen mit den organischen Molekülen und insbesondere den organischen Wechselwirkungssmolekülen besteht, kann zu einer unvollständig kontrollierten Verteilung dieser beiden Species und damit zu einer schlechten elektrischen Leitfähigkeit in dem Film führen. Die Dimensionen der organischen und mineralischen Bereiche können redhibitorisch für einen guten Nachweis der chemischen Species durch den Film. Damit die Ladungsträger, die durch die Nanoteilchen gebildet werden und die elektrische Leitfähigkeit gewährleisten, von den organischen Molekülen und insbesondere von den organischen Wechselwirkungsmolekülen "gesehen" werden und damit die elek trische Leitfähigkeit in dem Film ausreichend und stabil ist, kann es wichtig sein, dass die Mischung aus Nanoteilchen und organischen Molekülen so homogen wie möglich ist, selbst bei sehr kleinen Dimensionen.One film according to the invention, made of a simple mixture of nanoparticles with organic molecules and especially the organic interaction molecules, can become an incomplete controlled distribution of these two species and thus to one poor electrical conductivity lead in the movie. The dimensions of the organic and mineral areas may be inhibitory for one good proof of the chemical species through the film. So that Charge carrier, which are formed by the nanoparticles and the electrical conductivity guarantee, from the organic molecules and especially "seen" by the organic interaction molecules and thus the electric conductivity In the movie is sufficient and stable, it may be important that the mixture of nanoparticles and organic molecules so homogeneous as possible is, even with very small dimensions.

Um beispielsweise eine Perkolation der mineralischen Nanoteilchen oder der "mineralischen Phase" zu verhindern, ist es zweckmäßig, ein Verhältnis von Nanoteilchen zu organischen Molekülen auszuwählen, das eine Vermeidung dieser Perkolation ermöglicht. Dieses Perkolations-Phänomen kann nämlich verhindern, dass die organischen Wechselwirkungsmoleküle ihre Rolle in dem Film vollständig spielen.Around For example, a percolation of mineral nanoparticles or the "mineral Phase "to prevent it is appropriate, a relationship from nanoparticles to organic molecules, avoiding them Permitting percolation. This percolation phenomenon can namely prevent the organic interaction molecules from their Roll in the movie completely play.

Darüber hinaus kann durch Kontrolle der Struktur des Films, d.h. der Aufeinanderfolge von organischen und mineralischen Abschnitten, der Nachweis einer chemischen Species durch den Film optimiert werden.Furthermore can be determined by controlling the structure of the film, i. the succession of organic and mineral sections, proof of a chemical species are optimized by the film.

Auch alternieren in dem erfindungsgemäßen Film die Nanoteilchen vorzugsweise mit den organischen Molekülen in der Weise, dass eine homogene Mischung im Nanomaßstab gebildet wird.Also alternate in the film of the invention the nanoparticles preferably with the organic molecules in the Way that a homogeneous mixture is formed on the nanoscale.

Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden daher organische Moleküle in der Weise auf die genannten Nanoteilchen aufgepfropft, dass sie um die genannten Nanoteilchen herum eine organische Krone bilden, und die organischen Wechselwirkungsmoleküle können mit den Nanoteilchen, auf denen eine organische Krone gebildet worden ist, gemischt sein.at a first embodiment The present invention therefore provides organic molecules in the Way grafted onto the said nanoparticles that they are around the nanoparticles form an organic crown, and the organic interaction molecules can with the nanoparticles on which an organic crown has been formed is, be mixed.

Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die organischen Moleküle, welche die Funktion haben, die Wechselwirkungseigenschaften des Films mit der nachzuweisenden chemischen Species zu gewährleisten, auf organische Moleküle aufgepfropft sein, die eine organische Krone um die genannten Nanoteilchen herum bilden.at a second embodiment of the present invention the organic molecules, which have the function, the interaction properties of the To ensure films with the chemical species to be detected, on organic molecules grafted to an organic crown around said nanoparticles form around.

Diese Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erlauben eine Einschränkung der Aggregation der Nanoteilchen, um sicherzustellen und sogar zu kontrollieren eine homogene Wechselfolge von organischen und mineralischen Bereichen in einem Bereich, der sogar in der Nanomer-Größenordnung liegen kann.These embodiments of the present invention allow a restriction of the aggregation of the nanoparticles, to ensure and even control a homogeneous alternation of organic and mineral areas in an area that even in the nanomer order can lie.

Es ergeben sich daraus mehrere Strategien der Anwendung der vorliegenden Erfindung.It this results in several strategies of application of the present Invention.

Bei einer ersten Anwendungsstrategie, die der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht, sind die Nanoteilchen von organischen Molekülen umgeben, die im Wesentlichen die Aufgabe haben, eine organische Krone um dieselben herum zu bilden. Diese organischen Moleküle sind vorzugsweise durch kovalente Bindung auf die Nanoteilchen aufgepfropft. Die Aufpfropfung kann erzielt werden durch eine beliebige chemische Reaktion, die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, um ein organisches Molekül auf ein Metall oder Mineral aufzupfropfen, beispielsweise durch Verwendung von vorsynthetisierten Teilchen, die von einem labilen Molekül bedeckt sind, das anschließend durch das aufzupfropfende organische Molekül ersetzt wird, oder durch Synthetisieren der mineralischen Teilchen durch Reduktion eines entsprechenden Salzes in Gegenwart des aufzupfropfenden organischen Moleküls, wobei das aufzupfropfende organische Molekül eine chemische Funktion zur Fixierung aufweist, wie weiter oben angegeben.at a first application strategy, that of the first embodiment According to the present invention, the nanoparticles of organic molecules surrounded, which essentially have the task of an organic Crown around them to form. These organic molecules are preferably grafted onto the nanoparticles by covalent bonding. The grafting can be achieved by any chemical Reaction known to those skilled in the art organic molecule to graft a metal or mineral, for example by use of pre-synthesized particles covered by a labile molecule are that, then is replaced by the organic molecule to be grafted, or by Synthesizing the mineral particles by reducing a corresponding salt in the presence of the grafting organic molecule, wherein the organic molecule to be grafted has a chemical function for Has fixation, as indicated above.

Bei dieser Strategie sind die organischen Wechselwirkungsmoleküle mit der nachzuweisenden chemischen Species mit den von einer organischen Krone umgebenden Nanoteilchen so gemischt, dass eine Homogenität im kleinstmöglichen Maßstab, vorzugsweise in der Größenordnung von Nanometern, erzielt wird.at This strategy involves the interaction of organic molecules with the chemical species to be detected with those of an organic Crown surrounding nanoparticles mixed so that homogeneity in the smallest possible Scale, preferably of the order of magnitude of nanometers.

Diese erste Strategie der vorliegenden Erfindung erlaubt es, eine Aggregation der Nanoteilchen zu vermeiden, sie ermöglicht es jedoch nicht immer, eine homogene Wechselfolge der Nanoteilchen, die von ihrer organischen Krone umgeben sind, und der organischen Wechselwirkungsmoleküle in dem Film sicherzustellen.These The first strategy of the present invention allows aggregation nanoparticles, but it does not always allow a homogeneous alternation of nanoparticles, by their organic Crown are surrounded, and the organic interaction molecules in the Ensure film.

Die beiliegende 1 erläutert in schematischer Form das einfache Nebeneinanderanordnen von Nanoteilchen mit der Bezugsziffer α, welche die Transduktion gewährleisten, und von organischen Molekülen mit der Bezugsziffer β in einem erfindungsgemäßen Film.The enclosed 1 illustrates in schematic form the simple juxtaposition of nanoparticles with the reference character α, which ensure the transduction, and of organic molecules with the reference character β in a film according to the invention.

Bei einer zweiten Strategie, die der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend angegeben, entspricht, sind die organischen Wechselwirkungsmoleküle auf organische Moleküle aufgepfropft, die eine organische Krone um Nanoteilchen herum bilden.at a second strategy, that of the second embodiment of the present Invention, as stated above, the organic interaction molecules are organic molecules grafted around an organic crown around nanoparticles.

In diesem Fall handelt es sich bei den organischen Molekülen, die eine organische Krone um die Nanoteilchen herum bilden, um bifunktionelle organische Moleküle, wie sie oben angegeben worden sind: sie weisen einerseits eine oder mehrere chemische Funktionen zur Fixierung durch kovalente Bindung an die Nanoteilchen auf und andererseits weisen sei eine oder mehrere chemische Funktionen zur Ausbildung einer Bindung an die organischen Wechselwirkungsmoleküle auf. Bei dieser zweiten Strategie können die bifunktionellen organischen Moleküle auf die mineralischen Nanoteilchen aufgepfropft werden nach irgendeiner beliebigen chemischen Reaktion, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt ist und die dazu bestimmt ist, ein organisches Molekül, das eine chemische Funktion zur Fixierung desselben aufweist, aufzupfropfen, auf ein Metall und/oder ein Mineral, indem man beispielsweise vorher synthetisierte Teilchen verwendet, die von einem labilen Molekül bedeckt sind, das anschließend durch das aufzupfropfende organische Molekül ersetzt wird, oder indem man die mineralischen Teilchen durch Reduktion eines entsprechenden Salzes in Gegenwart des aufzupfropfenden organischen Moleküls synthetisiert, wobei das aufzupfropfende organische Molekül eine chemische Funktion zur Fixierung aufweist, wie oben angegeben.In In this case, the organic molecules, the form an organic crown around the nanoparticles to bifunctional organic molecules, as indicated above: on the one hand they have an or several chemical functions for fixing by covalent bonding to the nanoparticles and on the other hand have one or more chemical functions to form a bond to the organic Interaction molecules on. In this second strategy, the bifunctional organic molecules grafted onto the mineral nanoparticles after any any chemical reaction, as well known to those skilled in the art is and is intended to be an organic molecule that has a chemical function of fixing it, grafting it on, on a metal and / or a mineral, for example, beforehand used synthesized particles covered by a labile molecule are that, then is replaced by the organic molecule to be grafted, or by one the mineral particles by reduction of a corresponding one Salt synthesized in the presence of the organic molecule to be grafted, wherein the organic molecule to be grafted has a chemical function for Has fixation, as indicated above.

Die Nanoteilchen, auf welche die bifunktionellen organischen Moleküle aufgepfropft sind, werden nachstehend gelegentlich auch als "funktionalisierte Nanoteilchen" bezeichnet.The Nanoparticles on which the bifunctional organic molecules grafted are sometimes also referred to below as "functionalized nanoparticles".

Die aufgepfropften bifunktionellen organischen Moleküle weisen somit eine "freie" chemische Funktion zur Ausbildung einer Bindung gegenüber den organischen Wechselwirkungsmolekülen auf.The grafted bifunctional organic molecules thus have a "free" chemical function to Training a bond opposite the organic interaction molecules.

Die organischen Wechselwirkungsmoleküle können aufgepfropft oder "überaufgepfropft" werden auf die oben genannten bifunktionellen organischen Moleküle durch einfache und klassische chemische Reaktionen, wie sie in der organischen Chemie angewendet werden, um zwei organische Moleküle miteinander zu verbinden, die chemische Funktionen aufweisen, wie sie oben genannt sind.The organic interaction molecules can grafted or "grafted over" onto the top bifunctional organic molecules by simple and classical chemical reactions, as applied in organic chemistry become two organic molecules to connect with each other, which have chemical functions, such as they are named above.

Erfindungsgemäß kann somit ein Film aus funktionalisierten Nanoteilchen "vorher hergestellt" werden und je nach chemischer Species, die nachzuweisen ist, kann ein geeignetes organisches Molekül, beispielsweise eines der oben genannten, auf die bifunktionellen organischen Moleküle des "vorher hergestellten" Films aufgepfropft werden.Thus, according to the invention a film of functionalized nanoparticles "pre-fabricated" and, depending on the chemical species, which is to be detected may be a suitable organic molecule, for example one of the above grafted onto the bifunctional organic molecules of the "previously prepared" film become.

Die folgende Gleichung (I) zeigt in schematischer Form eine chemische Reaktion der Aufpfropfung eines organischen Wechselwirkungsmoleküls auf ein funktionalisiertes Platin-Nanoteilchen. Diese Gleichung zeigt insbesondere in schematischer Form die Aufpfropfung eines Thiophen-Moleküls, das eine Säurechloridfunktion aufweist, auf eine freie chemische NH2-Funktion eines bifunktionellen organischen Moleküls 4-Mercaptoanilin, das auf ein Platin-Nanoteilchen aufgepfropft wird:The following equation (I) schematically shows a chemical reaction of grafting an organic interaction molecule onto a functionalized platinum nanoparticle. This equation shows in particular in schematic form the grafting of a thiophene molecule which has an acid chloride function onto a free chemical NH 2 function of a bifunctional organic molecule 4-mercaptoaniline which is grafted onto a platinum nanoparticle:

Thiophen-Molekül

Figure 00140001
Thiophene molecule
Figure 00140001

Die beiliegende 2 erläutert in schematischer Form ein funktionalisiertes Nanoteilchen mit der Bezugsziffer 1. Sie umfasst ein mineralisches Nanoteilchen 3, auf das bifunktionelle organische Moleküle 5 aufgepfropft sind, die eine organische Krone bilden, beispielsweise unter Anwendung der vorstehend beschriebenen beiden Strategien der vorliegenden Erfindung.The enclosed 2 illustrates in schematic form a functionalized nanoparticle with the reference numeral 1 , It includes a mineral nanoparticle 3 , on the bifunctional organic molecules 5 which form an organic crown, for example using the two strategies of the present invention described above.

In dieser 2 steht F1 für eine chemische Funktion des bifunktionellen organischen Moleküls, z.B. eine solche, wie sie weiter oben angegeben ist, durch welche das organische Molekül an dem Nanoteilchen fixiert ist, und F2 stellt eine chemische Funktion zur Ausbildung einer Bindung gegenüber den organischen Wechselwirkungsmolekülen mit den nachzuweisenden chemischen Species dar, wie weiter oben angegeben, wobei F1–F2 für das bifunktionelle Molekül steht.In this 2 F1 represents a chemical function of the bifunctional organic molecule, for example, as mentioned above, by which the organic molecule is fixed to the nanoparticle, and F2 has a chemical function of forming a bond with the organic interaction molecules with those to be detected chemical species, as indicated above, wherein F1-F2 stands for the bifunctional molecule.

Die beiliegende 3 zeigt eine chemische Reaktion zur Aufpfropfung eines organischen Moleküls 7, das die Funktion hat, die Wechselwirkungseigenschaften mit der nachzuweisenden chemischen Species zu gewährleisten, auf bifunktionelle organische Moleküle 5, die eine organische Krone um die Nanoteilchen 3 herum gemäß der vorliegenden Erfindung bilden. Das Nanoteilchen 3, das die organische Krone F1–F2 umfasst, ist dasjenige, wie es in der 2 dargestellt ist, wobei die Aufpfropfung mit der Funktion F2 durchgeführt wird, die in diesem Fall eine Funktion zur Ausbildung einer Bindung gegenüber den organischen Wechselwirkungsmolekülen 7 darstellt. In dieser 3 steht F3–M für ein organisches Wechselwirkungsmolekül, wobei F3 eine Bindungsfunktion gegenüber der chemischen Funktion F2 darstellt und M die chemische Wechselwirkungsfunktion mit der nachzuweisenden chemischen Species darstellt. Dabei wird ein funktionalisiertes Teilchen 9 erhalten.The enclosed 3 shows a chemical reaction for grafting an organic molecule 7 which has the function of ensuring the interaction properties with the chemical species to be detected, on bifunctional organic molecules 5 forming an organic crown around the nanoparticles 3 around in accordance with the present invention. The nanoparticle 3 , which includes the organic crown F1-F2, is the one as in the 2 wherein the grafting is performed with the function F2, in this case a function of forming a bond to the organic interaction molecules 7 represents. In this 3 F3-M is an organic interaction molecule where F3 is a bonding function to the chemical function F2 and M is the chemical interaction function with the chemical species to be detected. This becomes a functionalized particle 9 receive.

Die beiliegende 4 erläutert in schematischer Form die abwechselnde Folge der Nanoteilchen und organischen Moleküle im Nanometer-Maßstab in einem erfindungsgemäßen Film. Der erfindungsgemäße Film kann nämlich angesehen werden als ein Film, der aus elementaren Bausteinen aufgebaut ist, bei denen es sich beispielsweise um die funktionalisierten Nanoteilchen 9 handelt, die in der 3 schematisch dargestellt sind. Der Pfeil, der die funktionalisierten Nanoteilchen 9 durchquert, zeigt eine mögliche Bahn der Ladungsträger in dem Film an. Die erfindungsgemäße Verwendung von funktionalisierten Nanoteilchen erlaubt es, eine kontrollierte Homogenität der Wechselfolge zwischen den organischen Wechselwirkungsmolekülen und den mineralischen Nanoteilchen in dem kleinstmöglichen Maßstab, d.h. in dem Nanometer-Maßstab, zu gewährleisten.The enclosed 4 illustrates in schematic form the alternating sequence of nanoparticles and organic molecules on a nanometer scale in a film according to the invention. Namely, the film of the present invention can be regarded as a film composed of elemental building blocks, which are, for example, the functionalized nanoparticles 9 which is in the 3 are shown schematically. The arrow that contains the functionalized nanoparticles 9 traverses, indicates a possible trajectory of the charge carriers in the film. The use according to the invention of functionalized nanoparticles makes it possible to ensure a controlled homogeneity of the interaction between the organic interaction molecules and the mineral nanoparticles on the smallest possible scale, ie on the nanometer scale.

Die 5 zeigt eine schematische Darstellung, welche die Trennung der elektrischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Films, bereitgestellt durch die mineralischen Nanoteilchen, von den Wechselwirkungseigenschaften des Films mit der nachzuweisenden chemischen Species, bereitgestellt durch die organischen Moleküle erläutert.The 5 Fig. 12 shows a schematic representation showing the separation of the electrical properties of the film of the invention provided by the mineral nanoparticles from the interaction properties of the film with the chemical species to be detected, provided by the organics explained molecules.

In dieser Figur bezieht sich die Bezugsziffer 3 auf ein mineralisches und/oder organisches Nanoteilchen, die Bezugsziffer 9 bezieht sich auf ein funktionalisiertes Nanoteilchen, die Bezugsziffer M bezieht sich auf eine chemische Wechselwirkungsfunktion mit einer nachzuweisenden chemischen Species und der zick-zack-förmige Pfeil stellt in schematischer Form die Wechselwirkung zwischen dieser chemischen Funktion und der nachzuweisenden chemischen Species dar. Diese Wechselwirkung bringt eine Modifizierung der elektrischen Leitfähigkeit des Films mit sich, die im Wesentlichen durch die Nanoteilchen gewährleistet wird. Diese Modifizierung wird durch Messung des Widerstandes des Films zwischen zwei Elektroden E in dieser Figur bestimmt.In this figure, the reference numeral refers 3 on a mineral and / or organic nanoparticle, the reference number 9 refers to a functionalized nanoparticle, reference numeral M refers to a chemical interaction function with a chemical species to be detected, and the zigzag arrow represents in schematic form the interaction between this chemical function and the chemical species to be detected Modifying the electrical conductivity of the film, which is essentially ensured by the nanoparticles. This modification is determined by measuring the resistance of the film between two electrodes E in this figure.

Der erfindungsgemäße Film weist aufgrund seiner neuartigen Zusammensetzung und seiner neuartigen Struktur zahlreiche Vorteile gegenüber einem Film des Standes der Technik auf, dazu gehören insbesondere:

  • – eine Verbesserung der zeitlichen Stabilität und der Reproduzierbarkeit des elektrischen Signals, das durch Verwendung eines partiell mineralischen Materials bestimmt worden ist,
  • – eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Materials dank der Anwesenheit des mineralischen Teils,
  • – eine Aufrechterhaltung der Nachweisempfindlichkeit und einer potentiellen Selektivität, die organischen Materialien eigen ist, aufgrund der Anwesenheit von organischen Molekülen in der Struktur,
  • – eine Trennung der Nachweisfunktion von der Transduktionsfunktion, Funktionen, die jeder chemische Sensor aufweist, durch Verwendung von mineralischen Teilchen, die für die Transduktion verantwortlich sind, und von organischen Molekülen, die für den Nachweis verantwortlich sind,
  • – eine Verbesserung der Zuverlässigkeit der Ansprechempfindlichkeit eines Sensors, der einen erfindungsgemäßen Film umfasst, gegenüber einer nachzuweisenden chemischen Species.
Because of its novel composition and novel structure, the film according to the invention has numerous advantages over a film of the prior art, in particular:
  • An improvement in the temporal stability and reproducibility of the electrical signal determined by using a partially mineral material,
  • An increase in the electrical conductivity of the material thanks to the presence of the mineral part,
  • A retention of detection sensitivity and potential selectivity inherent in organic materials due to the presence of organic molecules in the structure,
  • A separation of the detection function from the transduction function, functions that each chemical sensor has, by using mineral particles that are responsible for the transduction, and organic molecules that are responsible for the detection,
  • An improvement in the reliability of the responsiveness of a sensor comprising a film according to the invention to a chemical species to be detected.

Der erfindungsgemäße Film ist vorzugsweise ein dünner Film, er kann nach irgendeinem der dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Verfahren zur Herstellung eines solchen Films hergestellt werden, beispielsweise unter Anwendung des Langmuir-Blodgett-Verfahrens, durch kovalente Aufpfropfung, durch sequentielle Abscheidung von aufeinanderfolgenden Mehrfachschichten, durch Schleuderbeschichten, durch Tauchbeschichten, durch Chemisorption oder nach irgendeiner anderen Technik, beispielsweise ausgehend von einer Lösung, die Nanoteilchen umfasst, auf die organische Moleküle erfindungsgemäß aufgepfropft worden sind.Of the inventive film is preferably a thinner Movie, he can be any of the expert in the field known methods for producing such a film using, for example, the Langmuir-Blodgett method, by covalent grafting, by sequential deposition of successive multilayers, by spin-coating, by dip coating, by chemisorption or by any means Another technique, for example, starting from a solution that Nanoparticles comprises grafted onto the organic molecules according to the invention have been.

Für den Fachmann ist leicht verständlich, dass der Film eine Dicke aufweisen muss, die geeignet ist für die Verwendung, der er zugeführt wird.For the expert is easy to understand, that the film must have a thickness suitable for use, which he fed becomes.

Dieser Film kann beispielsweise auf einem isolierenden Substrat angeordnet sein, der mit dünnen Metallelektroden ausgestattet ist, welche die Messung seiner elektrischen Leitfähigkeit erlauben, um einen chemischen Sensor herzustellen.This For example, film may be placed on an insulating substrate be that with thin ones Metal electrodes, which is the measurement of its electrical conductivity allow to create a chemical sensor.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren nach Anspruch 16 zur Herstellung eines chemischen Sensors, der umfasst ein isolierendes Substrat, einen Film zum Nachweis einer chemischen Species und mindestens eine Metallelektrode, wobei das Verfahren umfasst eine Stufe zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Films, eine Stufe zur Abscheidung dieses Films auf dem isolierenden Substrat und eine Stufe zur Abscheidung mindestens einer Metallelektrode zwischen dem Substrat und dem Film oder auf dem auf dem Substrat abgeschiedenen Film.The Invention also relates to a process according to claim 16 for the preparation of a chemical Sensor, which includes an insulating substrate, a film for detection a chemical species and at least one metal electrode, wherein the method comprises a step for producing a film according to the invention, a step for depositing this film on the insulating substrate and a step for depositing at least one metal electrode between the substrate and the film or on the substrate isolated movie.

Nachstehend wird außerdem ein Verfahren zur Verbesserung der zeitlichen Stabilität und der Reproduzierbarkeit eines elektrischen Signals beschrieben, das bestimmt wurde mit einem Film zum Nachweis einer chemischen Species, der auf einem isolierenden Substrat, das in bestimmten Zonen seiner Oberfläche mit Metallelektroden versehen war, abgeschieden wurde, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst eine Stufe zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Films in der Weise, dass die elektrischen Eigenschaften des Films, die im Wesentlichen durch die mineralischen Nanoteilchen bereitgestellt werden, von den Wechselwirkungseigenschaften des Films mit der nachzuweisenden chemischen Species, die im Wesentlichen durch organische Moleküle bereitgestellt werden, getrennt sind, eine Stufe zur Abscheidung des Films auf dem isolierenden Substrat und eine Stufe zur Abscheidung mindestens einer Metallelektrode zwischen dem Substrat und dem Film oder auf dem auf dem Substrat abgeschiedenen Film.below will also a method for improving the temporal stability and the Described reproducibility of an electrical signal that determines was using a film to detect a chemical species that on an insulating substrate, which in certain zones of his surface was provided with metal electrodes, was deposited, the Method characterized in that it comprises a stage for producing a film according to the invention in such a way that the electrical properties of the film, which is essentially through the mineral nanoparticles are provided by the interaction properties of the Films containing the chemical species to be detected which are essentially through organic molecules are provided, a separation step of the film on the insulating substrate and a deposition step at least one metal electrode between the substrate and the film or on the film deposited on the substrate.

In den vorgenannten Verfahren werden die Elektroden vorzugsweise unter dem Film abgeschieden, d.h. auf dem isolierenden Substrat vor der Abscheidung des Films.In In the aforementioned method, the electrodes are preferably under deposited on the film, i. on the insulating substrate in front of the Deposition of the film.

Die oben genannten Verfahren können außerdem eine Stufe umfassen, die darin besteht, dass man an der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Substrat und dem erfindungsgemäßen Film und/oder an der Grenzfläche zwischen den Elektroden und dem erfindungsgemäßen Film mindestens eine monomolekulare Interkalationsschicht aufbringt, die aus organischen Molekülen besteht, die auf kovalente Weise mit dem Substrat oder mit den Elektroden verbunden sind, wobei die genannten Moleküle eine organische Gruppe aufweisen, welche die Eigenschaften des mechanischen und/oder elektrischen Kontakts zwischen dem erfindungsgemäßen Film und den Metallelektroden und/oder zwischen dem erfindungsgemäßen Film und dem Substrat verbessern können.The above methods can Furthermore include a step consisting of interposing at the interface between the insulating substrate and the film according to the invention and / or at the interface between the electrodes and the film according to the invention at least one monomolecular Applying an intercalation layer consisting of organic molecules covalently with the substrate or with the electrodes are connected, said molecules having an organic group, which the properties of the mechanical and / or electrical Contact between the film according to the invention and the metal electrodes and / or between the film of the invention and the substrate can.

Die Interkalationsschicht, die zwischen dem Substrat und dem erfindungsgemäßen Film angeordnet sein kann, erlaubt die Kontrolle der Art und der Qualität der zwischen dem Substrat und dem Film und zwischen den Elektroden und dem Film gebildeten Grenzfläche. Durch Aufbringen dieser Interkalationsschicht, die kovalent an das Substrat und an die Elektroden gebunden ist, können erfindungsgemäß die Oberflächen des Substrats und der Elektroden hinsichtlich ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften identisch gemacht werden durch die Anwesenheit von organischen Gruppen, die den Kontakt mit dem erfindungsgemäßen Film verbessern können. Diese Interkalationsschicht erlaubt somit die Erzielung einer homogeneren Abscheidung des erfindungsgemäßen Films auf der gesamten Oberfläche des Substrats. Wenn die beiden Oberflächen hinsichtlich ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften identisch sind, werden insbesondere die Diskontinuitäten des aktiven Ma terials in den Zonen beträchtlich vermindert, in denen man von dem Substrat zu den Elektroden gelangt. Wenn im Falle von Materialien, die durch Schleuderbeschichten oder nach dem Langmuir-Blodgett-Verfahren abgeschieden worden sind (dies ist die Reihenfolge, in der diese Verbesserung erzielt wird), erlangt dieser Punkt eine zentrale Bedeutung, weil es sich dabei handelt um die Herstellung von Materialien durch Aufpfropfung oder automatisches Aufeinander-Abscheiden.The Intercalation layer between the substrate and the film of the invention can be arranged, allows control of the type and quality of between the substrate and the film and between the electrodes and the film formed interface. By applying this intercalation layer covalently attached to the Substrate and is bonded to the electrodes, according to the invention, the surfaces of the substrate and the electrodes in terms of their physico-chemical properties be made identical by the presence of organic groups, which can improve the contact with the film according to the invention. These Intercalation layer thus allows to achieve a more homogeneous Deposition of the film according to the invention on the entire surface of the substrate. If the two surfaces in terms of their physicochemical Properties are identical, in particular the discontinuities of active materials in the zones where one arrives from the substrate to the electrodes. If in the case of Materials obtained by spin-coating or by the Langmuir-Blodgett method have been separated (this is the order in which this Improvement is achieved), this point gains a central importance, because it is about the production of materials by Grafting or automatic sequencing.

Die Anwesenheit dieser Interkalationsschicht erlaubt außerdem die Verbesserung der Qualität des mechanischen Kontakts zwischen dem Substrat und den Elektroden einerseits und dem erfindungsgemäßen Film andererseits.The Presence of this intercalation layer also allows the Quality improvement the mechanical contact between the substrate and the electrodes on the one hand and the film according to the invention on the other hand.

Die Unterschied in Bezug auf die Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem mineralischen Substrat und dem erfindungsgemäßen Film können nämlich teilweise die Ursache für Schwierigkeiten sein, die auftreten können bei der Durchführung einer zuverlässigen elektrischen Messung.The Difference in terms of the expansion coefficient between the The mineral substrate and the film according to the invention can namely partly cause for difficulties be that can occur during execution a reliable one electrical measurement.

Schließlich erlaubt die Anwesenheit dieser Schicht die Verbesserung der Qualität des elektrischen Kontakts zwischen dem Substrat und dem erfindungsgemäßen Film.Finally allowed the presence of this layer improves the quality of the electrical contact between the substrate and the film of the invention.

Diese Schicht kann aus identischen Molekülen geformt sein oder unterschiedliche Moleküle umfassen. Wenn sie aus unterschiedlichen Molekülen aufgebaut ist, sind diese im Allgemeinen solche von zwei Typen und sie sind wie folgt angeordnet:

  • – die ersten Moleküle sind an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem erfindungsgemäßen Film angeordnet, und die zweiten Moleküle sind an der Grenzfläche zwischen den Metallelektroden und dem erfindungsgemäßen Film angeordnet.
This layer may be formed of identical molecules or comprise different molecules. When composed of different molecules, these are generally of two types and are arranged as follows:
  • The first molecules are arranged at the interface between the substrate and the film according to the invention, and the second molecules are arranged at the interface between the metal electrodes and the film according to the invention.

Diese Anordnung erlaubt die Berücksichtigung der unterschiedlichen Natur des isolierenden Substrats und der Metallelektroden für die Ausbildung von kovalenten Bindungen zwischen dem Substrat und den ersten Molekülen und zwischen den Elektroden und den zweiten Molekülen.These Arrangement allows the consideration the different nature of the insulating substrate and the metal electrodes for the Formation of covalent bonds between the substrate and the first molecules and between the electrodes and the second molecules.

Im Allgemeinen besteht das isolierende Substrat aus einem Material, das Siliciumdioxid umfasst, beispielsweise aus reinem Siliciumdioxid, geschmolzenem Siliciumdioxid, Quarz oder Glas, und die ersten Moleküle sind über Siliciumatome an das Substrat gebunden. In diesem Fall können die ersten Moleküle Silan- oder Siloxan-Derivate sein, welche die Eigenschaft haben, durch eine kovalente Bindung vom Siloxan-Typ auf dem Substrat fixiert werden zu können.in the Generally, the insulating substrate is made of a material the silica comprises, for example, pure silica, fused silica, quartz or glass, and the first molecules are over silicon atoms bound to the substrate. In this case, the first molecules can be silane- or siloxane derivatives having the property by fixed a siloxane-type covalent bond on the substrate to be able to.

Im Allgemeinen bestehen die Metallelektroden aus einem Edelmetall, beispielsweise aus Gold, aus Platin oder aus einer Legierung auf Basis von Gold oder Platin, und zwischen den zweiten Molekülen und den Elektroden kann sich eine kovalente Bindung ausbilden, beispielsweise über Schwefel- oder Stickstoffatome.in the In general, the metal electrodes are made of a precious metal, for example, gold, platinum or an alloy Base of gold or platinum, and between the second molecules and The electrodes may form a covalent bond, for example via sulfur or nitrogen atoms.

Zweckmäßig haben die ersten Moleküle eine der folgenden Formeln:

Figure 00200001
worin bedeuten:

  • – R1 ein Halogenatom oder eine C1-C4-Alkoxygruppe,
  • – R2 und R3 unabhängig voneinander ein Halogenatom, eine C1-C4-Alkoxygruppe oder eine C1-C4-Alkylgruppe,
  • – R4, R5 und R6 unabhängig voneinander eine einfache Bindung oder lineare, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoff-Abstandhaltergruppen, die Heteroatome, ausgewählt aus O, S und N, und/oder Substituenten, ausgewählt aus Amid-, Amin-, Ester- und Harnstoff-Gruppen, enthalten können, und
  • – Y1, Y2 und Y3 unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe, ausgewählt aus CH3, CH=CH2, CN, NCO, NCS, OH, SH, NH2, COOH, CONH2, COCl, und Phenyl-, Triazol-, Imidazol- und Pyridyl-Gruppen.
Suitably, the first molecules have one of the following formulas:
Figure 00200001
in which mean:
  • R 1 is a halogen atom or a C 1 -C 4 -alkoxy group,
  • R 2 and R 3 independently of one another represent a halogen atom, a C 1 -C 4 -alkoxy group or a C 1 -C 4 -alkyl group,
  • R 4 , R 5 and R 6 are independently a single bond or linear, aliphatic or aromatic hydrocarbon spacer groups containing heteroatoms selected from O, S and N, and / or substituents selected from amide, amine, ester and urea groups, and may contain
  • - Y 1 , Y 2 and Y 3 are independently a hydrogen atom or an organic group selected from CH 3 , CH = CH 2 , CN, NCO, NCS, OH, SH, NH 2 , COOH, CONH 2 , COCl, and phenyl , Triazole, imidazole and pyridyl groups.

In diesen Formeln weisen die verwendeten Alkyl- oder Alkoxy-Gruppen vorzugsweise 1 oder 2 Kohlenstoffatome auf.In These formulas have the alkyl or alkoxy groups used preferably 1 or 2 carbon atoms.

In diesen Formeln handelt es sich bei der Gruppe R1 und gegebenenfalls bei den Gruppen R2 und R3 um austretende Gruppen, welche die Verankerung von Silicium an dem Substrat ermöglichen. Bei den Gruppen Y1, Y2 und Y3 handelt es sich um Gruppen, welche die Kontakteigenschaften verbessern oder andere Reaktionen ermöglichen.In these formulas, the group R 1 and optionally the groups R 2 and R 3 are leaving groups which allow the anchoring of silicon to the substrate. The groups Y 1 , Y 2 and Y 3 are groups which improve the contact properties or allow other reactions.

Zu den oben genannten Y-Gruppen gehören hydrophobe Gruppen (CH3, CH=CH2, Phenyl), hydrophile Gruppen (COOH, OH, NH2 und SH) und Gruppen, die mit dem erfindungsgemäßen Film reagieren können, beispielsweise durch Komplexbildung im Falle einer Pyridyl- oder Triazol-Gruppe, oder durch Kondensation im Falle einer NH2- oder COOH-Gruppe.The above-mentioned Y groups include hydrophobic groups (CH 3 , CH = CH 2 , phenyl), hydrophilic groups (COOH, OH, NH 2, and SH) and groups which can react with the film of the present invention, for example, by complex formation in the case a pyridyl or triazole group, or by condensation in the case of an NH 2 or COOH group.

Die Auswahl der Gruppen Y1, Y2 und Y3 hängt insbesondere von der letztlich für die Abscheidung des erfindungsgemäßen Films angewendeten Technik ab. Für die Langmuir-Blodgett-Technik ist dies im Wesentlichen der hydrophile Charakter (Y=OH, SH, NH2, ...) oder der hydrophobe Charakter (Y=CH3, CH=CH2, Phenyl, ...), der entscheidend ist. Für die kovalente Aufpfropfung und die Mehrschichtentechnik hängt die Art von Y von dem vorgesehenen Reaktionstyp ab. Beispielsweise ist für eine Kondensationsreaktion mit einer Carbonsäure Y ein Amin, für eine Komplexbildung mit einem Metall kann Y ein Pyridin oder ein Triazol sein.The selection of the groups Y 1 , Y 2 and Y 3 depends in particular on the technique ultimately used for the deposition of the film according to the invention. For the Langmuir-Blodgett technique this is essentially the hydrophilic character (Y = OH, SH, NH 2 ,...) Or the hydrophobic character (Y = CH 3 , CH = CH 2 , phenyl,. that is crucial. For the covalent grafting and the multilayer technique, the type of Y depends on the intended reaction type. For example, for a condensation reaction with a carboxylic acid, Y is an amine, for complexation with a metal, Y may be a pyridine or a triazole.

Wenn R1, R2 und R3 ein Chloratom darstellen und wenn man in die ersten Molekül der Formel I, II oder III eine hydrophile Gruppe einführen will, ist es bevorzugt, am Anfang ein erstes Molekül zu verwenden, in dem Y1 für CH=CH2 steht, dann die Moleküle chemisch zu modifizieren durch Umsetzung der Allylgruppe mit einem Reagens, das in das Ende der Kette eine hydrophile Gruppe COOH, OH, SH oder NH2 einführen kann. Reaktionen dieses Typs können nach Verfahren durchgeführt werden, wie sie von Wasserman et al in "Langmuir", 1989, 5, Seiten 1074–1087, beschrieben sind.When R 1 , R 2 and R 3 represent a chlorine atom and when it is desired to introduce a hydrophilic group into the first molecules of formula I, II or III, it is preferred to use initially a first molecule in which Y 1 is CH = CH 2 , then chemically modify the molecules by reacting the allyl group with a reagent which can introduce into the end of the chain a hydrophilic group COOH, OH, SH or NH 2 . Reactions of this type can be carried out according to methods described by Wasserman et al in "Langmuir", 1989, 5, pp. 1074-1087.

Die zweiten Moleküle, die an den Metallelektroden aus einem Edelmetall fixiert werden können, sind im Allgemeinen Thiol-, Bisulfid- oder Amin-Moleküle, die den folgenden Formeln entsprechend: R9-R10-Y'1 (IV) und Y'2-R10-S-S-R11-Y'3 (V)worin bedeuten:

  • – R9 SH oder NH2,
  • – R10 und R11 unabhängig voneinander eine einfache Bindung oder lineare, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoff-Abstandhaltergruppen, die Heteroatome, ausgewählt aus O, S und N, und/oder Substituenten, ausgewählt aus den Amid-, Amin-, Ester- und Harnstoff-Gruppen, enthalten können, und
  • – Y'1, Y'2 und Y'3 unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe, ausgewählt aus CH3, CH=CH2, CN, NCO, NCS, OH, SH, NH2, COOH, CONH2, COCl und Phenyl-, Triazol-, Imidazol- und Pyridyl-Gruppen.
The second molecules that can be fixed to the noble metal metal electrodes are generally thiol, bisulfide, or amine molecules that conform to the following formulas: R 9 -R 10 -Y'1 (IV) and Y'2-R 10 -SSR 11 -Y'3 (V) in which mean:
  • R 9 SH or NH 2 ,
  • R 10 and R 11 independently represent a single bond or linear, aliphatic or aromatic hydrocarbon spacer groups, the heteroatoms selected from O, S and N, and / or substituents selected from the amide, amine, ester and urea Groups, may contain, and
  • - Y ' 1 , Y' 2 and Y ' 3 are independently a hydrogen atom or an organic group selected from CH 3 , CH = CH 2 , CN, NCO, NCS, OH, SH, NH 2 , COOH, CONH 2 , COCl and phenyl, triazole, imidazole and pyridyl groups.

In diesem Fall kann die Verankerung der Moleküle an den Elektroden über S-Metall- oder N-Metall-Bindungen erfolgen.In In this case, the anchoring of the molecules to the electrodes via S-metal or N-metal bonds.

Die Auswahl der den Formeln (IV) und (V) entsprechenden verwendeten Moleküle hängt auch von der Methode ab, die schließlich für die Abscheidung des erfindungsgemäßen Films angewendet wird. Wenn dieses Material nach der Langmuir-Blodgett-Methode abgeschieden wird, wird (werden) somit die Gruppe(n) Y' so ausgewählt, dass sie hydrophil oder hydrophob ist (sind).The Selection of the formulas (IV) and (V) respectively molecules hangs too from the method that finally for the Deposition of the film according to the invention is applied. If this material according to the Langmuir-Blodgett method is deposited, thus the group (s) Y 'is (are) selected so that it is (are) hydrophilic or hydrophobic.

Für den Fall, dass der erfindungsgemäße Film durch kovalente Aufpfropfung oder nach einem Mehrschichten-Verfahren abgeschieden wird, hängt die Art der Gruppen Y' von dem vorgesehenen Reaktionstyp ab. Wenn man eine Kondensationsreaktion zwischen dem aktiven Material und der Interkalationsschicht durchführen will, kann Y' eine Amingruppe sein, wenn das aktive Material eine Carbonsäuregruppe umfasst. Wenn die vorgesehene Reaktion ein Komplexbildungsreaktion mit einem Metall ist, kann (können) die Grup pe(n) Y' ein Ligand sein, der dieses Metall komplex binden kann, beispielsweise eine Pyridyl- oder Triazol-Gruppe.In the case, that the film of the invention by covalent grafting or by a multi-layer method is deposited, hangs the type of groups Y 'of the intended reaction type. If you have a condensation reaction between the active material and the intercalation layer, Y 'can be an amine group when the active material comprises a carboxylic acid group. If the reaction provided a complexing reaction with a metal is, can the group (n) Y ' Ligand, which can complex this metal complex, for example a pyridyl or triazole group.

In den oben genannten Formeln (I) bis (V) können die für R4, R5, R6, R10 und R11 verwendbaren Abstandhaltergruppen insbesondere Gruppen der Formel (CH2)n sein, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 30, vorzugsweise von 1 bis 17, darstellt.In the abovementioned formulas (I) to (V), the spacer groups which can be used for R 4 , R 5 , R 6 , R 10 and R 11 can especially be groups of the formula (CH 2 ) n , where n is an integer from 1 to 30, preferably from 1 to 17 represents.

Es können auch Gruppen verwendet werden, die aus Oligomeren der Formel bestehen:

Figure 00230001
worin p für eine ganze Zahlung von 1 bis 6 steht,
oder es können aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen verwendet werden, die einen oder mehrere Amid-, Harnstoff-, Amin- oder Ester-Substituenten aufweisen.It is also possible to use groups which consist of oligomers of the formula:
Figure 00230001
where p stands for a whole payment from 1 to 6,
or aliphatic hydrocarbon groups may be used which have one or more amide, urea, amine or ester substituents.

Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche die Bildung einer Interkalationsschicht erlaubt, die aus zwei Typen von Molekülen aufgebaut ist, umfasst das Verfahren die folgenden aufeinanderfolgenden Stufen:

  • a) Abscheidung einer monomolekularen Schicht der genannten ersten organischen Moleküle auf einem Siliciumdioxid umfassenden isolierenden Substrat, wobei die ersten Moleküle kovalent an das Substrat gebunden sind und mindestens eine organische Gruppe aufweisen, welche die Kontakteigenschaften mit dem erfindungsgemäßen Film verbessern können,
  • b) Abscheidung von ebenen Metallelektroden auf bestimmten Zonen des auf diese Weise behandelten Substrats,
  • c) Abscheidung einer monomolekularen Schicht der genannten zweiten Moleküle auf den Metallelektroden, wobei die zweiten Moleküle kovalent an die Elektroden gebunden sind und mindestens eine organische Gruppe aufweisen, welche die Kontakteigenschaften mit dem erfindungsgemäßen Film verbessern können, und
  • d) Abscheidung des erfindungsgemäßen Films auf der gesamten Anordnung, bestehend aus dem Substrat und den auf diese Weise behandelten Elektroden.
In a first embodiment of the method according to the invention, which allows the formation of an intercalation layer composed of two types of molecules, the method comprises the following successive stages:
  • a) depositing a monomolecular layer of said first organic molecules on an insulating substrate comprising silica, the first molecules being covalently bonded to the substrate and having at least one organic group which can improve the contact properties with the film of the invention,
  • b) deposition of planar metal electrodes on certain zones of the substrate thus treated,
  • c) depositing a monomolecular layer of said second molecules on the metal electrodes, wherein the second molecules are covalently bonded to the electrodes and have at least one organic group which can improve the contact properties with the film of the invention, and
  • d) deposition of the film according to the invention on the entire assembly consisting of the substrate and the thus treated electrodes.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die ersten und zweiten Moleküle den oben angegebenen Formeln (I) bis M entsprechen. Für den Fall, dass der erfindungsgemäße Film nach der Langmuir-Blodgett-Methode abgeschieden worden ist, können die organischen Gruppen Y und Y' der ersten und zweiten Moleküle verschieden sein, jedoch vorzugsweise von analoger Natur sein, um die Oberflächen des Substrats und der Elektroden hinsichtlich ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften identisch zu machen. Diese organischen Gruppen können hydrophobe Gruppe oder hydrophile Gruppen sein. Im Falle der Herstellung einer Mehrschichtenstruktur müssen die Gruppen Y und Y' identisch sein, um mit dem erfindungsgemäßen Film zu reagieren, der anschließend abgeschieden wird, oder um mit anderen eventuell vorhandenen Interkalationsschichten zu reagieren unter Bildung einer Mehrschichtenstruktur durch chemische Bindungen.at this embodiment the method according to the invention can the first and second molecules correspond to the above formulas (I) to M. In the case, that the film according to the invention The Langmuir-Blodgett method has been deposited, the organic groups Y and Y 'of the first and second molecules be different, but preferably of an analogous nature, to the surfaces of the substrate and the electrodes in terms of their physicochemical To make properties identical. These organic groups can be hydrophobic Be group or hydrophilic groups. In the case of making a Multi-layer structure need the groups Y and Y 'are identical be with the film of the invention to respond, who subsequently or with any other intercalation layers react to form a multilayer structure by chemical Bonds.

Die Reaktionen können solche vom Komplexbildungstyp sein, wobei die organische Gruppe beispielsweise ein Ligand des Komplexes ist, oder sie können solche vom Kondensationstyp sein, um beispielsweise eine Esteramid-Bindung und dgl. zu bilden.The Reactions can those of complexing type, wherein the organic group for example, a ligand of the complex, or they may be such be of the condensation type, for example, an ester amide bond and the like. to build.

Bei einer Variante dieser ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ersten Moleküle so ausgewählt, dass sie die Haftung der Metallelektroden aus einem Edelmetall an dem Substrat fördern und die zeitliche Stabilität der gesamten Anordnung verbessern.at a variant of this first embodiment of the method according to the invention become the first molecules so selected that they attach the adhesion of the metal electrodes of a precious metal promote the substrate and the temporal stability improve the overall layout.

In diesem Fall verwendet man als erste Moleküle ein Silan oder Siloxan, das durch eine hydrophile Gruppe, ein Amin oder ein Thiol, substituiert ist, beispielsweise Moleküle der Formeln (I), (II) oder (III), in denen Y für eine NH2- oder SH-Gruppe steht, wobei die Reste Y mit den Elektroden, die auf dem behandelten Substrat anschließend abgeschieden werden, kovalente Bindungen ausbilden können.In this case, the first molecules used are a silane or siloxane substituted by a hydrophilic group, an amine or a thiol, for example molecules of formulas (I), (II) or (III) in which Y is NH 2 or SH group, wherein the radicals Y can form covalent bonds with the electrodes which are subsequently deposited on the treated substrate.

Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird angewendet auf die Erzeugung eines hydrophilen Oberflächenzustandes auf dem isolierenden Substrat und auf den Metallelektroden.These embodiment the method according to the invention is applied to the generation of a hydrophilic surface state on the insulating substrate and on the metal electrodes.

Bei dieser Variante umfasst das Verfahren die folgenden aufeinanderfolgenden Stufen:

  • a) Abscheidung einer Schicht von ersten Molekülen, die eine hydrophile Gruppe aufweisen, wie z.B. Amin oder Thiol, auf einem Siliciumdioxid umfassenden isolierenden Substrat,
  • b) Abscheidung von Metallelektroden auf bestimmten Zonen des so behandelten Substrats,
  • c) Abscheidung einer Schicht von zweiten Molekülen, die eine hydrophile organische Gruppe aufweisen, ausgewählt beispielsweise aus OH, SH, NH2 und COOH, auf den Metallelektroden und
  • d) Abscheidung eines erfindungsgemäßen Films auf der so behandelten gesamten Anordnung.
In this variant, the method comprises the following successive stages:
  • a) depositing a layer of first molecules which have a hydrophilic group, such as, for example, amine or thiol, on an insulating substrate comprising silicon dioxide,
  • b) deposition of metal electrodes on certain zones of the substrate thus treated,
  • c) depositing a layer of second molecules having a hydrophilic organic group selected, for example, from OH, SH, NH 2 and COOH on the metal electrodes and
  • d) deposition of a film according to the invention on the entire arrangement thus treated.

Die Auswahl eines Silans oder Siloxans, das SH- oder NH2-Gruppen umfasst, in diesem Verfahren erlaubt die Verbesserung der Haftung der abgeschiedenen Metallelektroden an dem behandelten Substrat. Diese verbesserte Haftungseigenschaft ist insbesondere von Goss et al in "Analytical Chemistry", Band 63, Nr. 1, 1991, Seiten 85 bis 88, beschrieben.The selection of a silane or siloxane comprising SH or NH 2 groups in this process allows the adhesion of the deposited metal electrodes to the treated substrate to be improved. This improved adhesion property is specifically described by Goss et al. In "Analytical Chemistry", Vol. 63, No. 1, 1991, pages 85-88.

Die bei dieser Variante der Durchführung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Moleküle können den oben genannten Formeln (I) bis M entsprechen, worin die Reste Y für NH2 oder SH stehen und die Reste Y' für OH, COOH, NH2 oder SH stehen.The molecules used in this variant of carrying out the first embodiment of the method according to the invention can correspond to the abovementioned formulas (I) to M, in which the radicals Y are NH 2 or SH and the radicals Y 'are OH, COOH, NH 2 or SH stand.

Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Interkalationsschicht, die besteht aus einem einzigen Typ von Molekülen, auf dem Substrat und auf den Elektroden fixiert, indem man die folgenden aufeinanderfolgenden Stufen durchführt:

  • a') Abscheidung einer Schicht aus einem Silan oder Siloxan, das durch eine Amin- oder Thiol-Gruppe substituiert ist, auf einem isolierenden Substrat, das Siliciumdioxid umfasst, wobei die Schicht die Rolle eines Haftungspromotors für die Metallelektroden an dem Substrat spielt,
  • b') Abscheidung von Metallelektroden auf bestimmten Zonen des so behandelten Substrats,
  • c') Abscheidung einer Schicht von organischen Molekülen, die über Schwefel- oder Stickstoffatome an die Elektroden gebunden sind, auf den Metallelektroden,
  • d') Oxydation der Anordnung mit Ozon, um die organischen Moleküle auf dem Substrat und auf den Elektroden zu eliminieren,
  • e') Abscheidung einer monomolekularen Schicht von organischen Silan- oder Siloxan-Molekülen, die eine organische Gruppe aufweisen, welche die Kontakteigenschaften gegenüber dem Film aus dem aktiven Material verbessern können, auf der gesamten Anordnung und
  • f') Abscheidung des erfindungsgemäßen Films auf der so behandelten Anordnung.
In a second embodiment of the method according to the invention, an intercalation layer consisting of a single type of molecules is fixed on the substrate and on the electrodes by carrying out the following successive stages:
  • a ') depositing a layer of a silane or siloxane substituted by an amine or thiol group on an insulating substrate comprising silica, the layer playing the role of adhesion promoter for the metal electrodes on the substrate,
  • b ') deposition of metal electrodes on certain zones of the substrate thus treated,
  • c ') depositing on the metal electrodes a layer of organic molecules bound to the electrodes via sulfur or nitrogen atoms,
  • d ') oxidation of the assembly with ozone to the organic molecules on the substrate and on the Elek eliminate electrodes,
  • e ') deposition of a monomolecular layer of organic silane or siloxane molecules having an organic group which can improve the contact properties with the film of the active material, on the whole assembly and
  • f ') deposition of the film according to the invention on the thus treated arrangement.

In der Stufe (a') dieses Verfahrens können die für die Verbesserung der Haftung der Metallelektroden an dem Substrat verwendeten organischen Moleküle den oben genannten Formeln (I) bis (III) entsprechen.In the stage (a ') this Can process the for the improvement of the adhesion of the metal electrodes to the substrate used organic molecules correspond to the above formulas (I) to (III).

In der Stufe (c') dieses Verfahrens werden auf den Elektroden organische Moleküle vom Thiol-, Amin- oder Bisulfid-Typ, beispielsweise die Moleküle, die den Formeln (IV) oder (V) entsprechend, abgeschieden wie bei den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen, dann unterwirft man die Anordnung einer Oxidationsbehandlung mit Ozon, die zur Folge hat, dass die organischen Moleküle zerstört werden. In der folgenden Stufe (e') kann man jedoch nicht nur auf dem isolierenden Substrat, sondern auch auf den Metallelektroden organische Moleküle abscheiden, die aus Silanen oder Siloxanen bestehen und kovalente Bindungen nicht nur zwischen diesen Molekülen und dem Substrat, sondern auch zwischen diesen Molekülen und den Elektroden ausbilden.In of step (c ') this Method, organic molecules of the thiol, Amine or bisulfide type, for example the molecules that corresponding to the formulas (IV) or (V), deposited as in the Embodiments described above then subjecting the arrangement to an oxidation treatment Ozone, which causes the organic molecules to be destroyed. In the following stage (e ') However, you can not only on the insulating substrate, but also on the metal electrodes organic molecules, which consist of silanes or siloxanes exist and covalent bonds not only between these molecules and the substrate, but also between these molecules and form the electrodes.

In der Stufe (e') kann man auch Moleküle der Formel (I), (II) oder (III) verwenden und einen gleichförmigen Oberflächenzustand auf dem Substrat und den Elektroden erhalten.In the stage (e ') can one also molecules of the formula (I), (II) or (III) and a uniform surface state obtained on the substrate and the electrodes.

Es wird angenommen, dass die Abscheidung von Silan oder Siloxan auf den Metallelektroden durch die vorhergehende Oxidationsbehandlung nach der Bildung einer kovalenten Bindung mit den Schwefel- oder Stickstoffatomen ermöglicht wird.It It is believed that the deposition of silane or siloxane on the metal electrodes by the preceding oxidation treatment after the formation of a covalent bond with the sulfur or nitrogen atoms allows becomes.

Diese zweite Art der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere geeignet für die Herstellung von Mehrschichten-Strukturen, weil chemische Bindungen zwischen den in der Stufe (e') abgeschiedenen Molekülen und einem erfindungsgemäßen Film, dessen elektrische Eigenschaften gemessen werden sollen, ausgebildet werden können.These second type of implementation the method according to the invention is particularly suitable for the Production of multi-layered structures because of chemical bonds between those in step (e ') deposited molecules and a film according to the invention, whose electrical properties are to be measured, formed can be.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Stufen der Abscheidung von Silan oder Siloxan auf dem isolierenden Substrat unter Anwendung klassischer Methoden durchgeführt werden, beispielsweise solcher, wie sie von Goss et al. in "Analytical Chemistry", Band 63, Nr. 1, 1991, Seiten 85 bis 88, und von Brzoska et al in "Nature", Band 360, 1992, Seiten 719–721, und von McGovern et al in "Langmuir", 1994, Band 10, Nr. 10, Seiten 3607–3614, beschrieben sind.to execution the method according to the invention can the stages of deposition of silane or siloxane on the insulating Substrate are carried out using classical methods, for example, such as those described by Goss et al. in "Analytical Chemistry", Vol. 63, No. 1, 1991, pages 85-88, and by Brzoska et al. In Nature, vol. 360, 1992, Pages 719-721, and by McGovern et al in "Langmuir", 1994, vol. 10, No. 10, pages 3607-3614, are described.

Diese bestehen im Allgemeinen darin, dass man das Substrat in eine Lösung von Silan oder Siloxan in einem geeigneten Lösungsmittel eintaucht. Dieses ist vorzugsweise apolar, beispielsweise Toluol, im Falle der Silane.These generally consist of placing the substrate in a solution of Silane or siloxane immersed in a suitable solvent. This is preferably apolar, for example toluene, in the case of silanes.

Die angewendete Temperatur hängt von dem verwendeten Silan oder Siloxan ab.The applied temperature depends from the silane or siloxane used.

Die Abscheidung der Metallelektroden kann ebenfalls nach klassischen Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise solchen, wie sie üblicherweise für die Herstellung von dünnen Elektroden angewendet werden, beispielsweise durch Vakuumverdampfung oder Kathodenzerstäubung.The Deposition of the metal electrodes can also be classical Procedure performed are, for example, such as are customary for the production of thin Electrodes are applied, for example by vacuum evaporation or sputtering.

Die Abscheidung von Molekülen vom Thiol-, Disulfid- oder Amin-Typ kann durchgeführt werden unter Anwendung von klassischen Methoden, wie sie von Bain et al in "Am. Chem. Soc.", 1989, 111, Seiten 321–335, beschrieben sind.The Deposition of molecules Thiol, disulfide or amine type can be carried out using classical methods as described by Bain et al in "Am. Chem. Soc.", 1989, 111, pages 321-335 are.

Der erfindungsgemäße Film kann anschließend auf dem isolierenden Substrat abgeschieden werden unter Anwendung einer der klassischen Verfahren, die dem Fachmann allgemein bekannt sind, beispielsweise eines der vorgenannten Verfahren.Of the inventive film can subsequently are deposited on the insulating substrate using one of the classic methods well known to those skilled in the art are, for example, one of the aforementioned methods.

Wenn der erfindungsgemäße Film auf dem Substrat unter Anwendung der Langmuir-Blodgett-Methode durch vertikale Übertragung abgeschieden wird, kann diese Abscheidung durchgeführt werden ausgehend von einer Lösung der Nanoteilchen und der erfindungsgemäßen organischen Moleküle, wobei die genannte Lösung außerdem umfasst ein oder mehrere amphiphile Moleküle, wie z.B. eine Fettsäure. Das amphiphile Molekül ist ein Übertragungspromotor.If the film of the invention on the substrate using the Langmuir-Blodgett method vertical transmission is deposited, this deposition can be performed starting from a solution the nanoparticles and the organic molecules of the invention, wherein the said solution Furthermore comprises one or more amphiphilic molecules, e.g. a fatty acid. The amphiphilic molecule is a transmission promoter.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf einen chemischen Sensor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er ein isolierendes Substrat, einen erfindungsgemäßen Film und mindestens eine Messelektrode aus Metall umfasst.The The present invention also relates to a chemical Sensor, characterized in that it is an insulating Substrate, a film according to the invention and at least one measuring electrode made of metal.

Die mindestens eine Metallelektrode ist vorzugsweise zwischen dem Substrat und dem Film, d.h. unter dem Film, angeordnet.The at least one metal electrode is preferably between the substrate and the film, i. under the film, arranged.

Der Sensor kann außerdem an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem erfindungsgemäßen Film und an der Grenzfläche zwischen den Elektroden und dem erfindungsgemäßen Film mindestens eine monomolekulare Interkalationsschicht umfassen, die besteht aus organischen Molekülen, die kovalent an das Substrat oder an die Elektroden gebunden sind, wobei die genannten Moleküle eine organische Gruppe aufweisen, welche die mechanischen und/oder elektrische Kontakteigenschaften zwischen dem Film aus dem aktiven Material und den Metallelektroden und zwischen dem Film aus dem aktiven Material und dem Substrat verbessern.Of the Sensor can also at the interface between the substrate and the film according to the invention and at the interface between the electrodes and the film according to the invention at least one monomolecular Include intercalation layer, which consists of organic molecules, the covalently bound to the substrate or to the electrodes, wherein the named molecules have an organic group which the mechanical and / or electrical contact properties between the film from the active Material and the metal electrodes and between the film from the improve active material and the substrate.

Die organische Gruppe der Moleküle der Interkalationsschicht kann unter den hydrophilen Gruppen, den hydrophoben Gruppen und den Gruppen, die eine chemische Bindung gegenüber dem Film ausbilden, ausgewählt werden.The organic group of molecules the intercalation layer may be included among the hydrophilic groups, the hydrophobic groups and the groups that form a chemical bond across from train the film become.

Die Moleküle der Interkalationsschicht, die an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem erfindungsgemäßen Film angeordnet sind, die so genannten ersten Moleküle, können verschieden sein von den Molekülen der Interkalationsschicht, die an der Grenzfläche zwischen den Elektroden und dem erfindungsgemäßen Film, den so genannten zweiten Molekülen, angeordnet sind.The molecules the intercalation layer, which is at the interface between the substrate and the film of the invention arranged, the so-called first molecules, may be different from the molecules of the Intercalation layer, which is at the interface between the electrodes and the film according to the invention, the so-called second molecules, are arranged.

Diese Moleküle können beispielsweise diejenigen sein, wie sie weiter oben in dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind.These molecules can for example, those as described earlier in the method according to the invention have been described.

Das Substrat und die Elektroden können solche sein, wie sie weiter obben beschrieben wurden.The Substrate and the electrodes can be those as described above.

Weitere Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der Lektüre der Beschreibung der folgenden Ausführungsbeispiele und den Angaben in den beiliegenden Zeichnungen hervor, die selbstverständlich die Erfindung lediglich erläutern, ohne sie zu beschränken.Further Characteristics and advantages of the present invention will be apparent the reading the description of the following embodiments and the information in the accompanying drawings, which of course the Merely explain the invention without restricting it.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings

1 zeigt in schematischer Form die nebeneinander liegende Anordnung von Nanoteilchen-Bereichen und organischen Molekül-Bereichen in einem erfindungsgemäßen Material; 1 shows in schematic form the juxtaposition of nanoparticle regions and organic molecule regions in a material according to the invention;

2 erläutert in schematischer Form ein mineralisches Nanoteilchen, auf das organische Moleküle aufgepfropft sind, die eine organische Krone bilden, gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 illustrates in schematic form a mineral nanoparticle grafted onto organic molecules forming an organic crown according to the present invention;

3 erläutert die chemische Reaktion der Aufpfropfung eines organischen Moleküls, das die Funktion hat, die Eigenschaften aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Film und der nachzuweisenden chemischen Species zu liefern, auf organische Moleküle, die um die erfindungsgemäßen Nanoteilchen herum eine organische Krone bilden; 3 Figure 2 illustrates the chemical reaction of grafting an organic molecule having the function of providing the properties due to the interaction between the film and the chemical species to be detected, to organic molecules forming an organic crown around the nanoparticles of the invention;

4 zeigt in schematischer Form die abwechselnde Aufeinanderfolge von Nanoteilchen und organischen Molekülen im Nanometer-Maßstab gemäß der vorliegenden Erfindung; 4 shows in schematic form the alternating sequence of nanoparticles and organic molecules on the nanometer scale according to the present invention;

5 erläutert in schematischer Form die Trennung der elektrischen Eigenschaften des Films, die durch mineralische Nanoteilchen bereitgestellt werden, von den Wechselwirkungseigenschaften des Films mit der nachzuweisenden chemischen Species, die durch organische Moleküle bereitgestellt werden; 5 illustrates in schematic form the separation of the electrical properties of the film provided by mineral nanoparticles from the interaction properties of the film with the chemical species to be detected provided by organic molecules;

6 stellt ein Diagramm dar, das für zwei erfindungsgemäße Sensoren zeigt die Trennung der Transkriptionseigenschaften und der Nachweiseigenschaften in einem erfindungsgemäßen Film, der keine organischen Wechselwirkungsmoleküle mit der nachzuweisenden chemischen Species umfasst, und in einem erfindungsgemäßen Film, der organische Wechselwirkungsmoleküle mit der nachzuweisenden chemischen Species umfasst; 6 Fig. 12 is a graph showing, for two sensors of the present invention, the separation of transcription properties and detection properties in a film of the invention comprising no organic interaction molecules with the chemical species to be detected, and in a film of the invention comprising organic interaction molecules with the chemical species to be detected;

7 zeigt ein Diagramm, das die Ansprechempfindlichkeit von zwei erfindungsgemäßen chemischen Sensoren darstellt, welches die Trennung der Transkriptionseigenschaften und der Nachweiseigenschaften in einem nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Film zeigt; 7 shows a diagram showing the responsiveness of two chemi Fig. 10, which shows the separation of the transcription properties and the detection properties in a film prepared according to a second embodiment of the present invention;

8 stellt ein Diagramm dar, welches die Selektivität eines erfindungsgemäßen Sensors gegenüber organischen Dämpfen für variable Dosen als Funktion der in dem erfindungsgemäßen Film enthaltenen organischen Moleküle zeigt; 8th Fig. 12 is a graph showing the selectivity of a sensor of the present invention versus variable dose organic vapors as a function of the organic molecules contained in the film of the present invention;

9 stellt ein Diagramm dar, das die Orientierung der Selektivität eines erfindungsgemäßen Sensors, der Toluol, Triethylamin und Essigsäure ausgesetzt ist, erläutert; 9 Fig. 12 is a diagram illustrating the orientation of the selectivity of a sensor of the present invention exposed to toluene, triethylamine and acetic acid;

10 stellt ein Diagramm dar, das die elektrische Stabilität eines erfindungsgemäßen Sensors erläutert; 10 represents a diagram which illustrates the electrical stability of a sensor according to the invention;

11A stellt ein Diagramm dar, das die Zuverlässigkeit eines erfindungsgemäßen Sensors über einen Zeitraum von 9 Monaten zeigt, in dem die Reproduzierbarkeit der Messung des Nachweises einer chemischen Species mit einem erfindungsgemäßen Sensor gezeigt wird, wobei die Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf die erste Exposition errechnet wurde; 11A Fig. 12 is a graph showing the reliability of a sensor according to the present invention over a period of 9 months, showing the reproducibility of the measurement of the detection of a chemical species with a sensor according to the present invention, wherein the responsiveness with respect to the first exposure was calculated;

11B stellt ein Diagramm dar, das die Zuverlässigkeit des Nachweises einer chemischen Species zeigt, ausgehend von zwei identischen chemischen Sensoren für den Nachweis der gleichen chemischen Species; 11B Fig. 12 is a graph showing the reliability of detection of a chemical species from two identical chemical sensors for detection of the same chemical species;

12A stellt ein Diagramm dar, das die Änderung des Widerstandes eines erfindungsgemäßen Films in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen den Elektroden eines erfindungsgemäßen Sensors erläutert; und 12A FIG. 12 is a diagram explaining the change of the resistance of a film according to the invention as a function of the distance between the electrodes of a sensor according to the invention; FIG. and

12B stellt ein Diagramm dar, das die Änderung des Widerstandes eines rein organischen Films in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen den Elektroden eines Sensors erläutert. 12B FIG. 12 is a diagram explaining the change of the resistance of a purely organic film as a function of the distance between the electrodes of a sensor.

Beispiel 1example 1

Herstellung von Platin-Nanoteilchen, die von einer organischen Krone umgeben sindProduction of platinum nanoparticles, which are surrounded by an organic crown

300 mg Platintetrachlorid werden in 75 ml Hexylamin (C6H13NH2) in einem 500 ml-Kolben gelöst. Die erhaltenene Lösung stellt eine orange gefärbte Platin-Salzlösung dar. Sie wird nachstehend als Lösung 1 bezeichnet.300 mg of platinum tetrachloride are dissolved in 75 ml of hexylamine (C 6 H 13 NH 2 ) in a 500 ml flask. The resulting solution is an orange-colored platinum salt solution. It will be referred to as Solution 1 below.

300 mg Natriumborhydrid (NaBH4), ein Reduktionsmittel, werden in einer ersten Stufe in einer Mischung aus 20 ml Wasser und 20 ml Methanol gelöst. Nach der vollständigen Auflösung von NaBH4 werden 20 ml Hexylamin zugegeben, wobei man eine Lösung 2 erhält.300 mg of sodium borohydride (NaBH 4 ), a reducing agent, are dissolved in a first stage in a mixture of 20 ml of water and 20 ml of methanol. After complete dissolution of NaBH 4 , 20 ml of hexylamine are added to give a solution 2.

330 mg des Disulfids von 4-Mercaptoanilin ((SC6H4NH2)2) werden in einer Mischung von 15 ml Methanol und 15 ml Hexylamin gelöst, wobei man eine Lösung 3 erhält.330 mg of the disulfide of 4-mercaptoaniline ((SC 6 H 4 NH 2 ) 2 ) are dissolved in a mixture of 15 ml of methanol and 15 ml of hexylamine to give a solution 3.

Zum Zeitpunkt t = 0 wird die Lösung 2 (NaBH4) mit der Platin-Salzlösung (Lösung 1) unter starkem Rühren gemischt. Die Mischung oder das Reaktionsmedium nimmt nach einigen Sekunden eine tief braune Farbe an und zum Zeitpunkt t = 20 s wird die Disulfid-Lösung (Lösung 3) zu dem Medium zugegeben. Zum Zeitpunkt t = 3 min, 30 s werden 200 ml Wasser in dieses Reaktionsmedium eingeführt. Nach 15 min wird die Mischung in eine Ampulle überführt und dekantiert. Die isolierte organische Phase wird 6 mal mit 200 ml reinem Wasser gewaschen.At time t = 0, solution 2 (NaBH 4 ) is mixed with the platinum salt solution (solution 1) with vigorous stirring. The mixture or the reaction medium takes on a deep brown color after a few seconds, and at time t = 20 seconds, the disulfide solution (solution 3) is added to the medium. At time t = 3 min, 30 s, 200 ml of water are introduced into this reaction medium. After 15 minutes, the mixture is transferred to an ampoule and decanted. The isolated organic phase is washed 6 times with 200 ml of pure water.

Das Volumen der organischen Phase wird anschließend in einem Rotationsverdampfer bei einer Temperatur von 35° bis auf 3 oder 4 ml vermindert. Anschließend wird sie in ein Zentrifugenröhrchen überführt, in dem sich 300 mg des Disulfids von 4-Mercapto-anilin 1, gelöst in 15 ml Ethanol, befinden, und eine Nacht lang unter Rühren stehen gelassen, bevor zentrifugiert wird. Die überstehende Flüssigkeit, die einen Überschuss an dem Disulfid enthält, wird eliminiert und am Boden des Röhrchens bleibt ein schwarzer Niederschlag zurück. Dieser Niederschlag wird mit 15 ml Ethanol 2 min lang gereinigt, dann erneut zentrifugiert. Man erhält einen schwarzen Niederschlag und eine überstehende Flüssigkeit, die auch Teilchen enthält. Der Niederschlag wird mit Ethanol und dann mit Diethylether gewaschen, bevor er unter Vakuum 2 h lang getrocknet wird. Das so erhaltene Produkt enthält 20 Massenprozent organisches Material und 80 Massenprozent Platin.The Volume of the organic phase is then in a rotary evaporator at a temperature of 35 ° to reduced to 3 or 4 ml. It is then transferred to a centrifuge tube in which 300 mg of the disulfide of 4-mercapto-aniline 1 dissolved in 15 ml of ethanol, and stir for one night left before centrifuging. The supernatant liquid, the surplus contains the disulfide, is eliminated and the bottom of the tube remains a black one Precipitate back. This precipitate is cleaned with 15 ml of ethanol for 2 minutes, then centrifuged again. You get one black precipitate and a supernatant Liquid, which also contains particles. The precipitate is washed with ethanol and then with diethyl ether, before being dried under vacuum for 2 hours. The thus obtained Product contains 20 mass% organic material and 80 mass% platinum.

Beispiel 2Example 2

Reaktion zur Bepfropfung von funktionalisierten NanoteilchenReaction to Grafting of functionalized nanoparticles

Bei diesen Aufpfropfungs-Reaktionen handelt es sich um einfache und klassische Reaktionen, wie sie in der organischen Chemie angewendet werden.at these grafting reactions are simple and classic reactions, as applied in organic chemistry become.

20 mg Nanoteilchen werden in einem minimalen Volumen eines geeigneten Lösungsmittels, beispielsweise in Dimethylsulfoxid oder N-Methylformamid, gelöst. Das Molekül, das aufgepfropft werden soll, wird ausgewählt in Abhängigkeit von der Selektivität, die man dem Sensor oder dem Film verleihen will. Im Falle eines NO2-Sensors verwendet man beispielsweise ein Erythrosin- oder Thiophen-Molekül, das eine chemische Funktion enthält, die für die Reaktionsfähigkeit der chemischen Funktion F2 geeignet ist, die auf dem Platin-Teilchen vorhanden ist. Wenn beispielsweise die Funktion F2 (vgl. 3) eine Amin-Funktion ist, weist das Erythrosin- oder Thiophen-Molekül eine Aldhyd- oder Säurechlorid- oder Isothiocyanat-Funktion auf. Die Reaktion wird dann durchgeführt in Gegenwart eines großen Überschusses an dem aufzupfropfenden Molekül, beispielsweise verwendet man für 20 mg Platin-Nanoteilchen, die in Beispiel 1 hergestellt worden sind, durch das 4-Mercaptoanilin, das 20 Massenprozent 4-Mercaptoanilin entsprechend 4 mg enthält, beispielsweise 10 Äquivalente des Erythrosin- oder Isothiocyanat-Moleküls, die direkt der Lösung von Nanoteilchen, die bepfropft werden sollen, zugegeben werden. In diesem Beispiel wird die Reaktion bei Umgebungstemperatur 12 h lang durchgeführt. Die bepfropften Teilchen weren anschließend durch Zugabe eines Nicht-Lösungsmittels in großem Überschuss (beispielsweise von Acetonitril oder Chloroform) isoliert und die Teilchen werden durch Zentrifugieren abgetrennt. Nach der Anwendung von in der organischen Chemie klassischen Charakterisierungsmethoden, wie z.B. einer UV-Spektroskopie, eine Spektroskopie mit sichtbarem oder infrarotem Licht oder einer magnetischen Kernresonanzspektroskopie, werden erforderlichenfalls klassische Reinigungsstufen durchgeführt. Diese Reinigungsstufen können beispielsweise umfassen eine Wiederauflösung in reinem Dimethylsulfoxid und eine Wiederausfällung der Teilchen mit einem Nicht-Lösungsmittel.20 mg of nanoparticles are dissolved in a minimum volume of a suitable solvent, for example in dimethyl sulfoxide or N-methylformamide. The molecule to be grafted is selected depending on the selectivity that one wants to impart to the sensor or film. For example, in the case of an NO 2 sensor, an erythrosine or thiophene molecule containing a chemical function suitable for the reactivity of the chemical function F 2 present on the platinum particle is used. For example, if function F2 (cf. 3 ) is an amine function, the erythrosine or thiophene molecule has an aldehyde or acid chloride or isothiocyanate function. The reaction is then carried out in the presence of a large excess of the molecule to be grafted, for example 20 mg of platinum nanoparticles prepared in Example 1 are used by 4-mercaptoaniline containing 20% by mass of 4-mercaptoaniline corresponding to 4 mg. For example, 10 equivalents of the erythrosine or isothiocyanate molecule added directly to the solution of nanoparticles to be grafted. In this example, the reaction is carried out at ambient temperature for 12 hours. The grafted particles are then isolated by addition of a non-solvent in large excess (for example, acetonitrile or chloroform) and the particles are separated by centrifugation. Following the application of classical characterization methods in organic chemistry, such as UV spectroscopy, visible or infrared light spectroscopy, or nuclear magnetic resonance spectroscopy, classical purification steps are performed if necessary. These purification steps may include, for example, re-dissolution in pure dimethyl sulfoxide and reprecipitation of the particles with a non-solvent.

Beispiel 3Example 3

Herstellung eines Sensors nach der ersten Strategie der vorliegenden Erfindungmanufacturing a sensor according to the first strategy of the present invention

Zuerst stellt man eine Lösung von frisch synthetisierten Teilchen her, beispielsweise solchen, wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind. Man wiegt davon 5 mg Produkt ab, die in 10 ml Dimethylsufoxid gelöst werden, wobei man eine Lösung von 0,5 mg/ml Teilchen erhält.First you put a solution of freshly synthesized particles, for example those as described in Example 1. One weighs 5 mg of product which are dissolved in 10 ml of dimethylsulfoxide to give a solution of 0.5 mg / ml of particles.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Films, der die Nanoteilchen mit einer organischen Krone und Moleküle, die für den Nachweis verantwortlich sind, nach der Langmuir-Methode, setzt man das Verfahren wie folgt fort: man entnimmt 0,5 ml der Teilchen-Lösung, zu der man beispielsweise 0,05 ml einer Lösung von 3 × 10–4 mol Phthalocyanin in Chloroform zugibt. Man vervollständigt danach die Durchmischung mit reinem Chloroform entsprechend 0,95 ml im vorliegenden Beispiel, wobei man ein Gesamtvolumen von 1,5 ml erhält. Man verteilt eine Menge dieser Lösung, die für die Dimensionen der Küvette geeignet ist, beispielsweise 1,2 ml Lösung auf einer Küvette von 6,5 cm × 45 cm. Das Ausbreitungsvolumen beträgt 0,6 ml. Diese Lösung wird dann auf der Oberfläche des in der Langmuir-Küvette enthaltenden Wassers verteilt (ausgebreitet), dann wird der Film bei dem gewählten Übertragungsdruck komprimiert.In order to produce the film according to the invention containing the nanoparticles with an organic crown and molecules which are responsible for the detection according to the Langmuir method, the method is continued as follows: 0.5 ml of the particle solution, to which For example, 0.05 ml of a solution of 3 × 10 -4 mol of phthalocyanine in chloroform is added. The mixture is then completed with pure chloroform corresponding to 0.95 ml in the present example, to give a total volume of 1.5 ml. An amount of this solution suitable for the dimensions of the cuvette is distributed, for example 1.2 ml solution on a cuvette of 6.5 cm × 45 cm. The spreading volume is 0.6 ml. This solution is then spread on the surface of the water contained in the Langmuir cuvette, then the film is compressed at the selected transfer pressure.

Je nach der angewendeten Übertragungstechnik, d.h. horizontaler Übertragung oder vertikaler Übertragung, ist dieser Druck gering, er beträgt beispielsweise 2 mN/m, oder ist höher und beträgt beispielsweise 16 mN/m.ever according to the applied transmission technique, i.e. horizontal transmission or vertical transmission, this pressure is low, it is For example, 2 mN / m, or is higher and is for example 16 mN / m.

Für den Fall einer horizontalen Übertragung werden die Substrate, die mit ihre Elektroden ausgestattet sind oder nicht ausgestattet sind, auf den Boden der Langmuir-Küvette in einem Abstand von etwa 1 mm von der Oberfläche vor dem Ausdehnen angeordnet. Nach dem Komprimieren des Films wird das Niveau der Küvette abgesenkt und der Film scheidet sich auf den Substraten ab, die mit ihren Elektroden ausgestattet sind oder nicht. Dieser Arbeitsgang wird so oft wie erforderlich erhöht, wenn man die Anzahl der Schichten, die das Material aufbauen, erhöhen will. Die vertikale Übertragung wird auf klassische Weise mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5 cm/min durchgeführt.In the case a horizontal transmission become the substrates that are equipped with their electrodes or not, to the bottom of the Langmuir cuvette in spaced about 1 mm from the surface before expansion. After compressing the film, the level of the cuvette is lowered and the film is deposited on the substrates with their Electrodes are equipped or not. This operation will increased as often as necessary, if you want to increase the number of layers that build up the material. The vertical transmission gets in the classic way at a speed of about 0.5 cm / min.

Beispiel 4Example 4

Herstellung eines Sensors nach der zweiten Strategie der vorliegenden Erfindungmanufacturing a sensor according to the second strategy of the present invention

Bei der zweiten Strategie der vorliegenden Erfindung wird die Lösung von Nanoteilchen, die mit Molekülen bepfropft sind, welche die Funktion haben, die Wechselwirkungseigenschaften des Films mit der nachzuweisenden chemischen Species bereitzustellen, in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise in Dimethylsulfoxid, hergestellt. Die Konzentration dieser Lösung liegt in der Größenordnung von 0,5 mg/ml bepfropften Nanoteilchen.at The second strategy of the present invention is the solution of Nanoparticles containing molecules are grafted, which have the function, the interaction properties of the film with the chemical species to be detected, in a suitable solvent, for example, in dimethyl sulfoxide. The concentration this solution is on the order of magnitude of 0.5 mg / ml of grafted nanoparticles.

Wie bei der ersten Strategie enthält die für die Verteilung verwendete Lösung Chloroform, beispielsweise 2/3 Volumenanteil. Im Falle einer horizontalen Übertragung kann die Ausbreitungslösung nur bepfropfte Nanoteilchen enthalten. Man mischt beispielsweise 0,5 ml Lösung von bepfropften Nanoteilchen mit 1 ml reinem Chloroform, wobei man die Ausbreitungslösung erhält, und man breitet eine Menge dieser Lösung aus, die den Dimensionen der Küvette entspricht, beispielsweise 1,2 ml Lösung für eine Küvette von 6,5 cm × 45 cm. Vor dem Ausbreiten der Lösung werden die Substrate, die mit ihren Elektroden ausgestattet sind oder nicht ausgestattet sind, am Boden angeordnet in einem Abstand von etwa 1 mm von der Oberfläche des Wassers, und man fährt fort wie im Falle der ersten Strategie.As at the first strategy contains the for the distribution used solution Chloroform, for example 2/3 volume fraction. In case of a horizontal transmission can the dissolution solution contain only grafted nanoparticles. For example, you mix 0.5 ml solution of grafted nanoparticles with 1 ml of pure chloroform, taking one the spreading solution gets and you spread out a lot of that solution, the dimensions the cuvette corresponds, for example, 1.2 ml solution for a cuvette of 6.5 cm × 45 cm. Before spreading the solution become the substrates that are equipped with their electrodes or not equipped, placed on the ground at a distance about 1 mm from the surface of the water, and you drive as in the case of the first strategy.

Im Falle einer klassischen vertikalen Übertragung kann, wenn es nicht möglich ist, den Langmuir-Film, der nur aus bepfropften Nanoteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, zu übertragen, die für die Übertragung verwendbare Ausbreitungslösung außer bepfropften Nanoteilchen ein amphiphiles Molekül, beispielsweise eine Fettsäure, in einem geeigneten Mengenanteil enthalten. Eine solche Lösung kann beispielsweise hergestellt werden, in dem man 0,5 ml der Lösung von bepfropften Nanoteilchen mit einer Konzentration von 0,5 mg/ml in Dimethylsulfoxid mit 0,03 ml einer Lösung von 10–3 M ω-Tricosensäure in Chloroform und 0,97 ml reinem Chloroform mischt. Das amphiphile Molekül dient als Übertragungspromotor und erlaubt die Durchführung von horizontalen Übertragungen in mehreren Schichten, beispielsweise sechs Schichten auf die Substrate, die mit ihren Elektroden ausgestattet sind oder nicht ausgestattet sind. Nach der Übertragung kann das amphiphile Molekül durch Waschen des Sensors mit einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise mit Chloroform, eliminiert werden.In the case of a classical vertical transfer, if it is not possible to transfer the Langmuir film, which consists only of grafted nanoparticles according to the present invention, the propagation solution usable for the transfer may be an amphiphilic molecule, for example a fatty acid, other than grafted nanoparticles. contained in a suitable proportion. Such a solution can be prepared, for example, by adding 0.5 ml of the solution of grafted nanoparticles at a concentration of 0.5 mg / ml in dimethylsulfoxide with 0.03 ml of a solution of 10 -3 M ω-tricosenoic acid in chloroform and Add 0.97 ml of pure chloroform. The amphiphilic molecule serves as a transfer promoter and allows horizontal transfers to be made in multiple layers, for example six layers on the substrates that are equipped or not equipped with their electrodes. After transfer, the amphiphilic molecule can be eliminated by washing the sensor with a suitable solvent, such as chloroform.

Beispiel 5Example 5

In diesem Beispiel wird die oben genannte erste Ausführungsform eines chemischen Sensors, der einen erfindungsgemäßen Film umfasst, angewendet, wobei man die folgenden Stufen durchführt:In This example becomes the above-mentioned first embodiment a chemical sensor comprising a film according to the invention comprises, using the following steps:

1) Silanierung des Substrats1) Silanation of the substrate

Bei dem für diese Silanierung verwendeten Molekül handelt es sich um das Octadecyltrichlorsilan.at for The molecule used for this silanation is octadecyltrichlorosilane.

Zunächst reinigt man sorgfältig das Substrat mittels basischer Seife, dann spült man 10 mal mit entmineralisiertem Wasser. Anschließend macht man hydrophil durch Behandlung in einer Piranha-Lösung, bei der es sich um eine Mischung von Wasserstoffperoxid und Schwefelsäure in einem Volumenverhältnis von 3 : 7 handelt, bei einer Temperatur von 150°C für 1 h, dann spült man 10 mal mit entmineralisiertem Wasser und trocknet unter Stickstoff in einem Trockenschrank bei 100°C.First cleans one carefully the substrate by means of basic soap, then rinsed 10 times with demineralized Water. Subsequently One makes hydrophilic by treatment in a Piranha solution, in which it is a mixture of hydrogen peroxide and sulfuric acid in one volume ratio of 3: 7, at a temperature of 150 ° C for 1 h, then rinsing 10 once with demineralised water and dried under nitrogen in a drying oven at 100 ° C.

Anschließend taucht man das auf diese Weise behandelte Substrat 30 min lang bei Umgebungstemperatur in eine Lösung ein, die 10–3 mol/l Octadecyltrichlorsilan in Toluol enthält.Subsequently, the thus treated substrate is immersed for 30 minutes at ambient temperature in a solution containing 10 -3 mol / l of octadecyltrichlorosilane in toluene.

Man erhält auf diese Weise ein Substrat, das durch eine Schicht von Molekülen modifiziert ist, die hydrophobe Abschlüsse aufweisen.you receives in this way, a substrate modified by a layer of molecules is the hydrophobic terminations exhibit.

2) Abscheidung von Goldelektroden2) Deposition of gold electrodes

Diese wird unter Anwendung klassischer Vakuum-Verdampfungsverfahren durchgeführt und auf diese Weise werden interdigitierte Goldelektroden mit einer Dicke von 500 Å (50 nm) abgeschieden, die in Form von 20 Schichten (Kämmen) mit einer Länge von 5 mm und einer Breite von 150 mm in einem Abstand von 150 mm voneinander gebildet werden.These is carried out using classical vacuum evaporation methods and In this way interdigitated gold electrodes with a Thickness of 500 Å (50 nm) deposited in the form of 20 layers (combing) with a length of 5 mm and a width of 150 mm at a distance of 150 mm be formed from each other.

3) Funktionalisierung der Elektroden3) functionalization the electrodes

In dieser Stufe wird auf den Goldelektroden Dodecanthiol abgeschieden. Diese Abscheidung wird so durchgeführt, dass das mit Elektroden bedeckte Substrat in eine Lösung von 10–3 mol/l Dodecanthiol in Ethanol 12 h lang bei Umgebungstemperatur eingetaucht wird. Man erhält so eine Bindung der Moleküle an die Goldelektroden, wobei diese Moleküle einen hydrophoben Abschluss aufweisen, wie das vorher an dem Substrat fixierte Silan.At this stage, dodecanethiol is deposited on the gold electrodes. This deposition is performed so that the electrode-covered substrate is immersed in a solution of 10 -3 mol / l dodecanethiol in ethanol for 12 hours at ambient temperature. This results in a binding of the molecules to the gold electrodes, these molecules having a hydrophobic finish, such as the previously fixed to the substrate silane.

4) Abscheidung des erfindungsgemäßen Films4) Deposition of the film according to the invention

Die Abscheidung dieses Films wird durchgeführt nach dem Langmuir-Blodgett-Verfahren, wie es von S. Palacin und A. Barraud in "Colloids and Surfaces", 1991, 52, Seiten 123–146, beschrieben ist. Auf diese Weise werden 14 Schichten abgeschieden, wobei man eine Dicke von 200 Å (20 nm) erhält.The Deposition of this film is carried out according to the Langmuir-Blodgett method, as described by S. Palacin and A. Barraud in "Colloids and Surfaces", 1991, 52, p 123-146, is described. In this way, 14 layers are deposited, with a thickness of 200 Å (20 nm).

Beispiel 6Example 6

In diesem Beispiel folgt man der oben genannten Variante der ersten Ausführungsform eines chemischen Sensors, der einen erfindungsgemäßen Film umfasst, zur Herstellung einer Schicht mit einem hydrophilen Abschluss.In This example follows the above variant of the first one embodiment a chemical sensor comprising a film according to the invention for producing a layer having a hydrophilic finish.

In diesem Fall stellt man das Substrat wie in Beispiel 5 her, dann wird auf diesem eine Schicht aus (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilan unter Anwendung des von Goss et al in "Analytical Chemistry", 1991, 63, Seiten 85–88, beschriebenen Verfahrens abgeschieden.In In this case, the substrate is prepared as in Example 5, then is on this a layer of (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane using the method described by Goss et al in "Analytical Chemistry", 1991, 63, pp. 85-88 Process deposited.

Zu diesem Zweck taucht man das Substrat in eine Lösung ein, die besteht aus 400 g Propanol und 10 g Wasser, das 10 g (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilan enthält.To For this purpose immerse the substrate in a solution consisting of 400 g of propanol and 10 g of water containing 10 g of (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane contains.

Anschließend scheidet man auf dem so behandelten Substrat Goldelektroden ab, indem man wie in Beispiel 1 angegeben arbeitet, dann bedeckt man diese Elektrode mit einer Schicht aus Bis(2-hydroxyethyl)disulfid, indem man das Substrat in eine Lösung von 10–3 mol/l dieses Disulfids in Ethanol 24 h lang bei einer Temperatur von etwa 20°C eintaucht. Auf diese Weise erhält man ein Substrat, das hydrophile Abschlüsse (Thiol-Abschlüsse) aufweist, und Elektroden, die ebenfalls hydrophile Abschlüsse (OH-Abschlüsse) aufweisen.Subsequently, gold electrodes are deposited on the substrate thus treated by working as indicated in Example 1, then this electrode is covered with a layer of bis (2-hydroxyethyl) disulphide by placing the substrate in a solution of 10 -3 mol / l of this disulfide is immersed in ethanol for 24 hours at a temperature of about 20 ° C. In this way one obtains a substrate which has hydrophilic terminations (thiol terminations) and electrodes which likewise have hydrophilic terminations (OH terminations).

Das so behandelte Substrat kann zur Durchführung der Abscheidung des erfindungsgemäßen Films unter Anwendung des in Beispiel 5 beschriebenen Arbeitsverfahrens verwendet werden.The thus treated substrate may be used to carry out the deposition of the film according to the invention Application of the method described in Example 5 used become.

Es ist klar, dass die erfindungsgemäße Herstellung einer Interkalationsschicht, die an das Substrat und an die Elektroden covalent gebunden ist und an der Oberfläche hydrophile Gruppen aufweist, die Stabilität des Sensors in Abhängigkeit von der Zeit stark verbessert.It it is clear that the production according to the invention an intercalation layer attached to the substrate and to the electrodes is covalently bonded and has hydrophilic groups on the surface, the stability of the sensor in dependence greatly improved by the time.

Beispiel 7Example 7

In diesem Beispiel folgt man der oben genannten zweiten Ausführungsform eines chemischen Sensors, der einen erfindungsgemäßen Film umfasst, d.h. man führt eine komplementäre Oxidationsstufe nach der Modifizierung des Substrats bzw. der Elektroden durch ein Silan und durch ein Thiol durch und man scheidet anschließend auf der Anordnung eine Dodecanthiolschicht ab.In This example follows the above-mentioned second embodiment a chemical sensor comprising a film according to the invention includes, i. you lead a complementary one Oxidation stage after the modification of the substrate or the electrodes through a silane and through a thiol and you then on the arrangement of a dodecanethiol from.

Die ersten Stufen des Verfahrens bestehen darin, dass man das Substrat behandelt, dann die Abscheidung der Metallelektroden und die Funktionalisierung der Metallelektroden durchführt, indem man für die Silanierung des Substrats (3-Mercaptopropyl)-trimethoxysilan wie in Beispiel 6 verwendet und indem man anschließend die Elektroden mit Dodecanthiol modifiziert, wie in Beispiel 5 angegeben. Auf diese Weise erhält man ein Substrat, das von Silan-Molekülen bedeckt ist, die an der Oberfläche eine SH-Gruppe aufweisen, und Goldelektroden, die mit Dodecanthiol bedeckt sind.The First stages of the process consist of taking the substrate treated, then the deposition of the metal electrodes and the functionalization the metal electrodes performs, by looking for the silanation of the substrate (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane as used in Example 6 and then the Electrodes modified with dodecanethiol as indicated in Example 5. In this way you get a substrate covered by silane molecules attached to the surface have an SH group, and gold electrodes with dodecanethiol are covered.

Anschließend führt man eine Oxidation mittels Ozon durch, indem man diese Oxidation in einer Apparatur durchführt, die durch Bestrahlung von Sauerstoff mit UV-Licht Ozon bildet, für eine halbe Stunde durch. Unter diesen Bedingungen werden die Kohlenwasserstoff-Ketten der vorher abgeschiedenen organischen Verbindungen zerstört und anschließend kann ein Silan auf der Anordnung des Substrats und der Elektroden abgeschieden werden, indem man die Silanierung mittels Octadecyltrichlorsilan wie in Beispiel 5 durchführt.Then you lead Oxidation by ozone, by this oxidation in an apparatus, which forms ozone by irradiating oxygen with ultraviolet light for half Hour through. Under these conditions, the hydrocarbon chains the previously deposited organic compounds destroyed and then can a silane is deposited on the array of substrate and electrodes by silanization using octadecyltrichlorosilane as in Example 5 performs.

Danach stellt man fest, dass die Oberfläche der Elektroden ebenso wie die Oberfläche des Substrats schlechte Eigenschaften in Bezug auf die Benetzbarkeit mit Wasser, einen Kontaktwinkel gegenüber Wasser von 115°C auf Glas und von 110°C auf Gold aufweisen. Dieses Ergebnis bestätigt, dass man eine homogene Modifizierung der gesamten Oberfläche des Substrats mit Octadecyltrichlorsilan erhalten hat.After that you notice that the surface the electrodes as well as the surface of the substrate bad Wettability properties with water, a contact angle across from Water of 115 ° C on glass and from 110 ° C on gold. This result confirms that one has a homogeneous modification the entire surface of the substrate with octadecyltrichlorosilane.

Daraus ergibt sich erfindungsgemäß beispielsweise das erste und das zweite Verfahren zur Herstellung eines chemischen Sensors gemäß den Beispiele 8 und 9 wie folgt.from that results according to the invention, for example the first and the second method for producing a chemical Sensors according to the examples 8 and 9 as follows.

Beispiel 8: erstes VerfahrenExample 8: first method

Man führt die folgenden vier oder fünf Stufen durch:
erste Stufe: Synthese der funktionalisierten Nanoteilchen wie beispielsweise in Beispiel 1 angegeben,
zweite Stufe: Konditionierung des Substrats unter Anwendung von zwei Möglichkeiten:

  • a) Reinigung oder
  • b) Reinigung, Abscheidung von Messelektroden und Behandlung der Oberfläche beispielsweise nach einem der beiden Verfahren, wie sie in den Beispielen 5 bis 7 beschrieben sind,
dritte Stufe: Herstellung einer Lösung, die gleichzeitig die funktionalisierten Teilchen und die organischen Wechselwirkungsmoleküle enthält, die den Nachweis der chemischen Species gewährleisten,
vierte Stufe: Abscheidung des Materials auf dem Träger,
fünfte Stufe: Abscheidung der Elektroden für den Fall, dass sie nicht in der zweiten Stufe eingeführt worden sind.Perform the following four or five stages:
first step: synthesis of the functionalized nanoparticles as given in example 1, for example
second stage: conditioning the substrate using two options:
  • a) cleaning or
  • b) cleaning, deposition of measuring electrodes and treatment of the surface, for example, by one of the two methods, as described in Examples 5 to 7,
third stage: preparation of a solution containing at the same time the functionalized particles and the organic interaction molecules which ensure the detection of the chemical species,
fourth stage: deposition of the material on the support,
fifth step: deposition of the electrodes in case they have not been introduced in the second stage.

Beispiel 9: zweites VerfahrenExample 9: second method

Man führt die folgenden sechs oder sieben Stufen durch:
erste Stufe: Synthese der funktionalisierten Nanoteilchen beispielsweise wie in Beispiel 1 angegeben,
zweite Stufe: Aufpfropfung der organischen Wechselwirkungsmoleküle, welche die Orientierung der Selektivitätseigenschaften gegenüber den funktionalisierten Teilchen erlauben, wie in Beispiel 2 angegeben,
dritte Stufe: Konditionierung des Substrats unter Anwendung von zwei Möglichkeit:

  • a) Reinigung oder
  • b) Reinigung, Abscheidung der Messelektroden und Behandlung der Oberfläche nach einem der in den Beispielen 5 bis 7 beschriebenen Verfahren,
vierte Stufe: Herstellung einer Lösung, die bepfropfte Teilchen enthält,
fünfte Stufe: Abscheidung des Materials auf dem Träger unter Anwendung einer der oben genannten verschiedenen Methoden und
sechste Stufe: Abscheidung der Elektroden für den Fall, dass diese in der dritten Stufe nicht eingeführt worden sind.Perform the following six or seven stages:
first stage: synthesis of the functionalized nanoparticles, for example as indicated in Example 1,
second step: grafting of the organic interaction molecules, which allow the orientation of the selectivity properties to the functionalized particles, as indicated in Example 2,
third stage: conditioning the substrate using two options:
  • a) cleaning or
  • b) cleaning, deposition of the measuring electrodes and treatment of the surface according to one of the methods described in Examples 5 to 7,
fourth stage: preparation of a solution containing grafted particles,
fifth step: deposition of the material on the support using one of the abovementioned different methods and
sixth step: deposition of the electrodes in case they have not been introduced in the third stage.

Beispiel 10Example 10

Trennung der Transduktionsfunktionen und der Nachweisfunktionen mit Materialien, die nach der ersten Strategie der Erfindung hergestellt worden sind.Separation of the transduction functions and the detection functions with materials after the first Strategy of the invention have been prepared.

Die Bestandteile des Systems sind folgende:

  • – Platin-Nanoteilchen, die funktionalisiert worden sind mit 4-Mercaptoanilin,
  • – Moleküle von Kobalttetraoctyl-tetraamido-phthalocyanin für den Nachweis der chemischen Species.
The components of the system are as follows:
  • Platinum nanoparticles functionalized with 4-mercaptoaniline,
  • - Molecules of cobalt tetraoctyl-tetraamido-phthalocyanine for the detection of chemical species.

Die Selektivität der Einrichtung wird gewährleistet durch das oben genannte organische Molekül, bei dem es sich um das organische Wechselwirkungsmolekül handelt. Dies zeigt die beiliegende 6. Diese 6 erlaubt einen Vergleich zwischen der Ansprechempfindlichkeit der beiden erfindungsgemäßen Sensoren gegenüber Stickstoffdioxid. Der erste Sensor, welcher der Kurve 11 entspricht (linke Ordinate), der nur die funktionalisierten Nanoteilchen umfasst, ist gegenüber NO2-Gas unempfindlich, der zweite Sensor, der der Kurve 13 entspricht (rechte Ordinate), umfasst die Nanoteilchen und die organischen Wechselwirkungsmoleküle, die für die Empfindlichkeit der Einrichtung gegenüber Stickstoffdioxid verantwortlich sind.The selectivity of the device is ensured by the above-mentioned organic molecule, which is the organic interaction molecule. This shows the enclosed 6 , These 6 allows a comparison between the sensitivity of the two sensors according to the invention to nitrogen dioxide. The first sensor, which is the curve 11 corresponds (left ordinate), which includes only the functionalized nanoparticles, is insensitive to NO 2 gas, the second sensor, that of the curve 13 corresponds to (right ordinate), includes the nanoparticles and the organic interaction molecules that are responsible for the sensitivity of the device to nitrogen dioxide.

Beispiel 11Example 11

Trennung der Transduktionsfunktionen und der Nachweisfunktionen mit Mate rialien, die nach der zweiten Strategie der Erfindung hergestellt worden sindSeparation of Transduction functions and the detection functions with materials, which has been prepared according to the second strategy of the invention are

Die in diesem Beispiel verwendeten Teilchen sind bepfropft mit einem Thiophen-Molekül, das eine Säurechloridfunktion aufweist (vgl. die oben genannten Gleichung (I)). Die 7 zeigt die Ansprechempfindlichkeit gegenüber NO2 einer Einrichtung, die aus Platin-Teilchen, die mit 4-Mercaptoanilin einfach funktionalisiert worden sind (Kurve 15), und aus den gleichen Teilchen, die mit dem Thiophen-Molekül bepfropft worden sind (Kurve 17), hergestellt worden ist. Diese Kurven 15 und 17 der Ansprechempfindlichkeit zeigen eindeutig, dass durch die Bepfropfung der Sensor empfindlich für NO2 wird, während die gleichen Teilchen, die damit nicht bepfropft sind, gegenüber NO2 unempfindlich sind.The particles used in this example are grafted with a thiophene molecule having an acid chloride function (see equation (I) above). The 7 Figure 4 shows the sensitivity to NO 2 of a device consisting of platinum particles which have been readily functionalized with 4-mercaptoaniline (curve 15 ), and from the same particles grafted with the thiophene molecule (curve 17 ). These curves 15 and 17 The responsiveness clearly indicates that the grafting makes the sensor sensitive to NO 2 , while the same particles not grafted thereto are insensitive to NO 2 .

Beispiel 12Example 12

Orientierung der Selektivität der SensorenOrientation of the selectivity of the sensors

Die in den 6 und 7 dargestellten Ansprechempfindlichkeitskurven zeigen bereits die Orientierung der Empfindlichkeit gegenüber NO2. Die in diesem Beispiel gezeigten Ergebnisse beziehen sich auf die Einwirkung von Dämpfen von organischen Molekülen.The in the 6 and 7 The response curves already shown already show the orientation of the sensitivity to NO 2 . The results shown in this example relate to the action of vapors of organic molecules.

Sensoren, die unter Anwendung der weiter oben beschriebenen beiden Strategien hergestellt worden sind, wurden gleichzeitig verschiedenen organischen Schadstoffen ausgesetzt. Die 8 zeigt einen Effekt der Selektivität als Funktion der Art der organischen Wechselwirkungsmoleküle, die in den erfindungsgemäßen chemischen Nachweisfilm vorhanden sind.Sensors made using the two strategies described above were simultaneously exposed to various organic pollutants. The 8th shows an effect of selectivity as a function of the nature of the organic interaction molecules present in the chemical detection film of the present invention.

In der folgenden Tabelle 1 ist die Art des organischen Wechselwirkungsmoleküls in dem chemischen Nachweisfilm für jeden erfindungsgemäß hergestellten Sensor angegeben.In Table 1 below shows the nature of the organic interaction molecule in the chemical detection film for each prepared according to the invention Sensor specified.

Tabelle 1

Figure 00400001
Table 1
Figure 00400001

In der 8 entspricht die Kurve 19 dem Sensor 19, die Kurve 21 entspricht dem Sensor 21 und dgl....In the 8th corresponds to the curve 19 the sensor 19 , the curve 21 corresponds to the sensor 21 and the like ....

Dieses Diagramm zeigt, dass der Sensor 19 gegenüber Dämpfen von Chloroform und Aceton empfindlich ist, während der Sensor 21 keinerlei Antwort (Reaktion) ergibt. Der Sensor 27 zeigt eine Änderung des Signals im Gegensatz zu demjenigen des Sensors 19. Die Sensoren 23 und 25 scheinen gegenüber Chloroform unempfindlich zu sein, sie führen jedoch zu einer sehr schwachen Antwort (Reaktion) auf Aceton.This diagram shows that the sensor 19 sensitive to vapors of chloroform and acetone while the sensor 21 gives no answer (reaction). The sensor 27 shows a change of the signal as opposed to that of the sensor 19 , The sensors 23 and 25 seem to be insensitive to chloroform, but they give a very weak response to acetone.

Die 9 zeigt den Einfluss der Einwirkung anderer Schadstoffe, von Toluol, Triethylamin, Essigsäure, auf die gleichen Sensoren. Der Sensor 19 ist empfindlich gegenüber Toluol und gegenüber Essigsäure, jedoch nicht empfindlich gegenüber Triethylamin. Der Sensor 21 ist unempfindlich gegenüber allen Schadstoffen. Der Sensor 23 ist unempfindlich gegenüber Toluol und gegenüber Triethylamin, jedoch empfindlich gegenüber Essigsäure. Der Sensor 25 ist empfindlich gegenüber Triethylamin und wenig empfindlich gegenüber Essigsäure.The 9 shows the influence of other pollutants, toluene, triethylamine, acetic acid on the same sensors. The sensor 19 is sensitive to toluene and acetic acid but not sensitive to triethylamine. The sensor 21 is insensitive to all pollutants. The sensor 23 is insensitive to toluene and to triethylamine, but sensitive to acetic acid. The sensor 25 is sensitive to triethylamine and less sensitive to it sigsäure.

Beispiel 13Example 13

Zeitliche Stabilität der SensorenTemporal stability of the sensors

Die 10 erläutert die elektrische Stabilität der hybridisierten Materialien, die nach dem ersten oder zweiten Verfahren hergestellt worden sind. In diesem Diagramm ist auf der Ordinatenachse das Verhältnis R/R0 zwischen der zeitlichen Beständigkeit des Sensors und der Beständigkeit des Sensors zum Zeitpunkt t = 0 (Anfangsbeständigkeit des Sensors) angegeben. Während das rein organische Material (Kurve 29) eine sehr starke Abweichung zeigt, besitzt das Hybridmaterial (Bezugsziffer 31) eine weit bessere zeitliche elektrische Beständigkeit.The 10 illustrates the electrical stability of hybridized materials made by the first or second method. In this diagram, on the ordinate axis, the ratio R / R 0 between the temporal durability of the sensor and the durability of the sensor at time t = 0 (initial resistance of the sensor) is indicated. While the purely organic material (curve 29 ) shows a very large deviation, the hybrid material (reference numeral 31 ) a much better temporal electrical resistance.

Beispiel 14Example 14

Zeitliche Zuverlässigkeit der Sensoren in Bezug auf Wiederholbarkeit (11A) und Reproduzierbarkeit (11B)Temporal reliability of the sensors in terms of repeatability ( 11A ) and reproducibility ( 11B )

Die in diesem Beispiel getesteten Sensoren umfassen einen erfindungsgemäßen Film, der Platin-Nanoteilchen enthält, die mit organischen Mer captoanilin-Molekülen bepfropft sind, auf die organische Thiophen-Moleküle aufgepfropft worden ist.The Sensors tested in this example comprise a film according to the invention, contains the platinum nanoparticles, which are grafted onto organic mer captoaniline molecules on the organic thiophene molecules has been grafted.

Die Ansprechempfindlichkeitskurven eines für NO2 empfindlichen Sensors wurden in einem Zeitintervall von 9 Monaten aufgestellt. Bei dem Schadstoff handelt es sich um NO2 und die Ansprechempfindlichkeit wurde errechnet auf der Basis der ersten Exposition. Die 11A erläutert die Ergebnisse dieser Messungen. In dieser Figur stellt die Kurve 33 das Ergebnis der Messungen dar, die am 28. Mai 1997 durchgeführt wurden, sie zeigt eine Abweichung von 18%, und die Kurve 35 stellt das Ergebnis von Messungen dar, die am 27. Februar 1997 durchgeführt wurden und sie weist eine Abweichung von 24% auf. Die bei der ersten Exposition errechneten Ansprechempfindlichkeiten ergeben eine Abweichung von nur 5%.The response curves of a sensor sensitive to NO 2 were established at a time interval of 9 months. The pollutant is NO 2 and responsiveness was calculated based on the first exposure. The 11A explains the results of these measurements. In this figure represents the curve 33 the result of the measurements made on May 28, 1997, it shows a deviation of 18%, and the curve 35 is the result of measurements made on February 27, 1997 and shows a deviation of 24%. The sensitivities calculated at the first exposure give a deviation of only 5%.

Die Ansprechempfindlichkeitskurven eines Sensors, der gegenüber NO2 empfindlich ist, wurden mit zwei gleichen Sensoren aufgezeichnet, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind. Bei dem Schadstoff handelt es sich um NO2 und die Ansprechempfindlichkeit ist diejenige, die bei der ersten Exposition festgestellt wurde. Die 11B erläutert die Ergebnisse dieser Messungen. In dieser Figur zeigen die Kurven 37 und 39 das Ergebnis der Messungen, die mit diesen beiden "identischen" erfindungsgemäßen Sensoren durchgeführt wurden.The response curves of a sensor sensitive to NO 2 were recorded with two identical sensors made by the method of the invention. The pollutant is NO 2 and the responsiveness is the one found at the first exposure. The 11B explains the results of these measurements. In this figure, the curves show 37 and 39 the result of the measurements made with these two "identical" sensors according to the invention.

Die 11A zeigt die Wiederholbarkeit der Nachweis-Messungen mit dem Ablauf der Zeit bei dem gleichen erfindungsgemäßen Sensor und die 11B zeigt die Reproduzierbarkeit der Nachweis-Messungen für zwei identische erfindungsgemäße Sensoren.The 11A shows the repeatability of the detection measurements with the passage of time in the same sensor according to the invention and the 11B shows the reproducibility of the detection measurements for two identical sensors according to the invention.

Beispiel 15Example 15

Unterdrückung der KontaktwiderständeSuppression of contact resistance

Die 12A zeigt die Änderung des Widerstandes eines erfindungsgemäßen Hybridfilms, der funktionalisierte Teilchen und organische Wechselwirkungsmoleküle umfasst (Kurve 41 in der 12A), und die 12B zeigt die Änderung des Widerstandes eines rein organischen Films als Funktion des Abstandes zwischen zwei Messelektroden (Kurve 43 in der 12B). Eine Abschätzung des Wertes für den Kontaktwiderstand ist gegeben durch den Wert auf der Ordinate am Ursprung. Die 12A zeigt, dass die Ordinate am Ursprung, die dem Kontaktwiderstand entspricht, vernachlässigbar gering ist, und die 12B zeigt, dass die Ordinate am Ursprung, die dem Kontaktwiderstand entspricht, nicht vernachlässigbar gering ist. Die Anwesenheit der funktionalisierten Teilchen ermöglicht es somit, den Kontaktwiderstand der Einrichtungen vernachlässigbar gering zu machen.The 12A shows the change in resistance of a hybrid film according to the invention comprising functionalized particles and organic interaction molecules (curve 41 in the 12A ), and the 12B shows the change in the resistance of a purely organic film as a function of the distance between two measuring electrodes (curve 43 in the 12B ). An estimate of the value for the contact resistance is given by the value on the ordinate at the origin. The 12A shows that the ordinate at the origin, which corresponds to the contact resistance, is negligible, and the 12B shows that the ordinate at the origin, which corresponds to the contact resistance, is not negligible. The presence of the functionalized particles thus makes it possible to make the contact resistance of the devices negligibly small.

Claims (27)

Film zum Nachweis einer chemischen Species, der mineralische Nanoteilchen und organische Moleküle, die auf die Nanoteilchen so aufgepfropft sind, dass sie um die Nanoteilchen herum eine organische Krone (Kappe) bilden, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass organische Moleküle aus der Wechselwirkung zwischen dem Film und der nachzuweisenden chemischen Species mit den Nanoteilchen gemischt sind, um die herum eine organische Krone gebildet worden ist, oder auf die organischen Moleküle aufgepfropft worden sind, die eine organische Krone um die Nanoteilchen herum bilden.A film for detecting a chemical species containing mineral nanoparticles and organic molecules grafted onto the nanoparticles to form an organic crown around the nanoparticles, characterized in that organic molecules are formed from the interaction between the nanoparticles and the nanoparticles and the chemical species to be detected are mixed with the nanoparticles around which an organic crown has been formed or grafted onto the organic molecules that form an organic crown around the nanoparticles. Film nach Anspruch 1, worin die Nanoteilchen mindestens einen Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe Platin, Gold, Silber, CdS und TiO2 umfassen.A film according to claim 1, wherein the nanoparticles comprise at least one member selected from the group consisting of platinum, gold, silver, CdS and TiO 2 . Film nach Anspruch 1 oder 2, worin die Nanoteilchen eine Größe mit einem Durchmesser von 1 bis 100 nm aufweisen.A film according to claim 1 or 2, wherein the nanoparticles one size with one Have diameters of 1 to 100 nm. Film nach Anspruch 1 oder 2, worin die Nanoteilchen eine Größe mit einem Durchmesser von 1 bis 10 nm aufweisen.A film according to claim 1 or 2, wherein the nanoparticles one size with one Have diameters of 1 to 10 nm. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die organischen Moleküle aus der Wechselwirkung zwischen dem Film und der nachzuweisenden chemischen Species ein Molekül umfassen, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die umfasst ein Phthalocyanin, ein Tetrapyridinophthalocyanin, ein Thiophen, ein Oligothiophen, ein Porphyrin, ein Erythrosin, einen Kronenether, einen Azakronenether, ein Cryptophan, ein Cyclodextrin, ein lineares oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, ein Benzol oder ein Derivat dieser Moleküle, die unsubstituiert oder substituiert sind durch eine oder mehrere chemische Funktionen aus einer Wechselwirkung mit der nachzuweisenden chemischen Species.A film according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic molecules from the interaction between the film and the one to be detected chemical species a molecule include that selected is from a group comprising a phthalocyanine, a tetrapyridinophthalocyanine, a thiophene, an oligothiophene, a porphyrin, an erythrosin, a crown ether, an azacrown ether, a cryptophan, a cyclodextrin, a linear or branched alkyl having 1 to 12 carbon atoms, a benzene or a derivative of these molecules that is unsubstituted or are substituted by one or more chemical functions an interaction with the chemical species to be detected. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die auf die Nanoteilchen aufgepfropften organischen Moleküle bifunktionelle Moleküle darstellen, die einerseits mindestens eine chemische Funktion zur Fixierung auf den Nanoteilchen und andererseits mindestens eine chemische Funktion zur Ausbildung einer Bindung mit den organischen Molekülen aus der Wechselwirkung zwischen dem Film und der zu bestimmenden chemischen Species aufweisen.A film according to any one of claims 1 to 5, wherein the the nanoparticles grafted organic molecules bifunctional molecules represent, on the one hand, at least one chemical function for Fixation on the nanoparticles and on the other hand at least one chemical function to form a bond with the organic molecules from the interaction between the film and the one to be determined have chemical species. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die organischen Moleküle, die um die Nanoteilchen herum eine organische Krone bilden, ein Molekül umfassen, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die umfasst ein lineares oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder ein Aryl, das durch ein oder mehrere chemische Funktionen zur Fixierung an den Nanoteilchen substituiert ist.A film according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic molecules which form an organic crown around the nanoparticles molecule include that selected is from a group that includes a linear or branched one Alkyl having 1 to 12 carbon atoms or an aryl, which by a or multiple chemical functions for attachment to the nanoparticles is substituted. Film nach Anspruch 6 oder 7, worin die mindestens eine chemische Funktion zur Fixierung auf den Nanoteilchen ausgewählt ist aus einer Gruppe, die ein Thiolat, ein Isonitril, ein Amin, ein Trioctylphosphat und ein Pyridin umfasst.A film according to claim 6 or 7, wherein the at least a chemical function is selected for fixation on the nanoparticles from a group containing a thiolate, an isonitrile, an amine, a Trioctyl phosphate and a pyridine. Film nach Anspruch 6 oder nach Anspruch 8, wenn dieser von dem Anspruch 6 abhängt, worin die mindestens eine chemische Funktion zur Bildung einer Bindung mit den organischen Molekülen aus der Wechselwirkung zwischen dem Film und der nachzuweisenden chemischen Species ausgewählt ist aus einer Gruppe, die umfasst eine Pyridinfunktion, eine Aminfunktion, eine Carboxylatfunktion, eine Säurefunktion, eine Alkoholfunktion, eine Aldehydfunktion, eine Isocyanatfunktion, eine Isothiocyanatfunktion, eine Esterfunktion und eine COCl-Funktion.A film according to claim 6 or claim 8, when this depends on the claim 6, wherein the at least one chemical function to form a bond with the organic molecules from the interaction between the film and the one to be detected selected chemical species is from a group comprising a pyridine function, an amine function, a carboxylate function, an acid function, an alcohol function, an aldehyde function, an isocyanate function, an isothiocyanate function, an ester function and a COCl function. Film nach Anspruch 5 oder 8, wenn dieser von dem Anspruch 6 oder 9 abhängt, worin die mindestens eine chemische Funktion aus einer Wechselwirkung mit der nachzuweisenden chemischen Species ausgewählt ist aus einer Gruppe, die umfasst, eine Aminfunktion, eine Carboxylatfunktion, eine Säurefunktion, eine Alkoholfunktion, eine Aldehydfunktion, eine Isocyanatfunktion, eine Isothiocyanatfunktion und eine Esterfunktion.A film according to claim 5 or 8, when used by the Claim 6 or 9 depends wherein the at least one chemical function is an interaction is selected with the chemical species to be detected from a group comprising an amine function, a carboxylate function, an acidity function, an alcohol function, an aldehyde function, an isocyanate function, an isothiocyanate function and an ester function. Film nach Anspruch 6, worin die organischen bifunktionellen Moleküle ein Molekül umfassen, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die umfasst ein Thiophenol, ein lineares oder verzweigtes Alkylthiol mit 1 bis 11 Kohlenstoffatomen und ein Arylthiol.A film according to claim 6, wherein the organic bifunctional molecules a molecule include that selected is from a group that includes a thiophenol, a linear or branched alkylthiol having 1 to 11 carbon atoms and an arylthiol. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die auf die Nanoteilchen aufgepfropften organischen Moleküle ausgewählt sind aus einer Gruppe, die umfasst 4-Mercaptoanilin, 4-Mercaptopyridin, N-Aminoalkanthiol, Mercaptohydroxyalkan oder eine Mischung davon.A film according to any one of claims 1 to 4, wherein the the nanoparticles are selected from grafted organic molecules from a group comprising 4-mercaptoaniline, 4-mercaptopyridine, N-aminoalkanethiol, mercaptohydroxyalkane or a mixture thereof. Film nach Anspruch 1, worin die Nanoteilchen Platin-Nanoteilchen sind und auf die Platin-Nanoteilchen organische Moleküle aus 4-Mercaptoanilin aufgepfropft sind.A film according to claim 1, wherein the nanoparticles are platinum nanoparticles and on the platinum nanoparticles are organic molecules of 4-mercaptoaniline grafted on. Film nach Anspruch 13, worin organische Moleküle von Thiophen oder Erythrosin auf die 4-Mercaptoanilin-Moleküle aufgepfropft sind.A film according to claim 13, wherein organic molecules of thiophene or erythrosin grafted onto the 4-mercaptoaniline molecules. Film nach Anspruch 13, der außerdem ein Tetrapyridinophthalocyanin umfasst.A film according to claim 13, which further comprises a tetrapyridinophthalocyanine includes. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Nanoteilchen mit organischen Molekülen in der Weise abwechseln, dass eine homogene Mischung im Nanometerbereich gebildet wird.A film according to any one of the preceding claims, wherein the nanoparticles alternate with organic molecules in the way that a homogeneous mixture in the nanometer range is formed. Verfahren zur Herstellung eines chemischen Sensors, der ein isolierendes Substrat, einen Film zum Nachweis einer chemischen Species und mindestens eine Metallelektrode umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Stufe zur Herstellung eines Film nach einem der Ansprüche 1 bis 16, eine Stufe zur Abscheidung dieses Film auf dem isolierenden Substrat und eine Stufe zur Abscheidung der Metallelektrode(n) entweder auf dem isolierenden Substrat vor der Abscheidung des Films oder auf dem Film nach der Abscheidung des letzteren auf dem isolierenden Substrat umfasst.Method for producing a chemical sensor, an insulating substrate, a film to detect a chemical Species and at least one metal electrode, characterized in that the method includes a step of producing a film according to any one of claims 1 to 16, a stage for depositing this film on the insulating Substrate and a step for depositing the metal electrode (s) either on the insulating substrate before the deposition of the film or on the film after the deposition of the latter on the insulating Substrate comprises. Verfahren nach Anspruch 17, worin die Elektroden vor der Abscheidung des Films auf dem isolierenden Substrat abgeschieden werden.The method of claim 17, wherein the electrodes deposited prior to deposition of the film on the insulating substrate become. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das außerdem eine Stufe umfasst, die dann besteht, dass man an der Grenzfläche zwischen dem isolierenden Substrat und dem Film und/oder an der Grenzfläche zwischen den Elektroden und dem Film mindestens eine monomolekulare Interkalations schicht bildet, die besteht aus Molekülen, die eine organische Gruppe aufweisen, welche die Eigenschaften eines mechanischen und/oder elektrischen Kontakts zwischen dem Film und den Metallelektroden und/oder zwischen dem Film und dem Substrat verbessern können.The method of claim 17 or 18, further comprising Stage that then consists of being at the interface between the insulating substrate and the film and / or at the interface between the Electrodes and the film at least one monomolecular intercalation layer forms, which consists of molecules, which have an organic group which has the properties of a mechanical and / or electrical contact between the film and the metal electrodes and / or between the film and the substrate can improve. Verfahren nach Anspruch 19, worin die Moleküle der Interkalationsschicht, die an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem Film angeordnet ist, hier als erste Moleküle bezeichnet, von den Molekülen der Interkalationsschicht, die an der Grenzfläche zwischen den Metallelektroden und dem Film angeordnet ist, hier als zweite Moleküle bezeichnet, verschieden sind.The method of claim 19, wherein the molecules of the intercalation layer, the at the interface is arranged between the substrate and the film, here as the first molecules referred to, by the molecules the intercalation layer, which is at the interface between the metal electrodes and the film, here referred to as second molecules, are different. Verfahren nach Anspruch 20, worin die ersten Moleküle mittels Siliciumatomen an das isolierende Substrat gebunden werden und die zweiten Moleküle mittels Schwefel- oder Stickstoffatomen an die Elektroden gebunden werden.The method of claim 20, wherein the first molecules by means of Silicon atoms are bound to the insulating substrate and the second molecules bound to the electrodes by means of sulfur or nitrogen atoms become. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, worin die Abscheidung des Films, die durch vertikalen Transfer erfolgt, durchgeführt wird unter Verwendung einer Lösung von Nanoteilchen und organischen Molekülen, die ein oder mehr amphiphile Moleküle umfassen.A method according to any one of claims 17 to 21, wherein the deposition of the film, which is done by vertical transfer using a solution of nanoparticles and organic molecules containing one or more amphiphilic ones molecules include. Chemischer Sensor, dadurch gekennzeichnet, dass er ein isolierendes Substrat, einen Film nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und mindestens eine Messelektrode aus Metall umfasst.Chemical sensor, characterized in that an insulating substrate, a film according to any one of claims 1 to 16 and at least one measuring electrode made of metal. Chemischer Sensor nach Anspruch 23, worin mindestens eine Messelektrode aus Metall zwischen dem isolierenden Substrat und dem Film angeordnet ist.A chemical sensor according to claim 23, wherein at least a measuring electrode made of metal between the insulating substrate and the film is arranged. Chemischer Sensor nach Anspruch 23 oder 24, der außerdem an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem Film mindestens eine monomolekulare Interkalationsschicht umfasst, die aus organischen Molekülen besteht, die auf kovalente Weise an das Substrat oder die Elektroden gebunden sind, wobei die Moleküle eine organische Gruppe aufweisen, welche die mechanischen und/oder elektrischen Kontakteigenschaften zwischen dem Film aus dem aktiven Material und den Metallelektroden und zwischen dem Film aus dem aktiven Material und dem Substrat verbessern.A chemical sensor according to claim 23 or 24, which Furthermore at the interface between the substrate and the film at least one monomolecular Intercalation layer, which consists of organic molecules, covalently bonded to the substrate or electrodes are, being the molecules have an organic group which the mechanical and / or electrical contact properties between the film from the active Material and the metal electrodes and between the film from the active Improve material and the substrate. Chemische Sonde nach Anspruch 25, worin die organische Gruppe der Moleküle der Interkalationsschicht ausgewählt ist aus hydrophilen Gruppen, hydrophoben Gruppen und Gruppen, die eine chemische Bindung mit dem Film bilden.A chemical probe according to claim 25, wherein the organic Group of molecules the intercalation layer selected is composed of hydrophilic groups, hydrophobic groups and groups form a chemical bond with the film. Chemischer Sensor nach Anspruch 25 oder 26, worin die Moleküle der Interkalationsschicht, die an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem Film angeordnet ist, hier als erste Moleküle bezeichnet, von den Molekülen der Interkalationsschicht, die an der Grenzfläche zwischen den Elektroden und dem Film angeordnet ist, hier als zweite Moleküle bezeichnet, verschieden sind.A chemical sensor according to claim 25 or 26, wherein the molecules the intercalation layer, which is at the interface between the substrate and the film, here referred to as the first molecules, of the molecules of the Intercalation layer, which is at the interface between the electrodes and the film, here referred to as second molecules, are different.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006045532A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Siemens Ag Preparation of a chemo-active wear layer, useful in chemo-active sensor, comprises bringing nano-particles having a catalytic activity into the wear layer, where the nano-particles having a particle core is coated with a polymer covering

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004510953A (en) * 1999-12-30 2004-04-08 キャボット コーポレイション Sensors with improved properties
US6773926B1 (en) * 2000-09-25 2004-08-10 California Institute Of Technology Nanoparticle-based sensors for detecting analytes in fluids
ATE502296T1 (en) 2000-12-12 2011-04-15 Sony Deutschland Gmbh SELECTIVE CHEMICAL SENSORS BASED ON CHAINED NANOPARTICLE COLLECTIONS
FR2859117B1 (en) * 2003-08-27 2006-02-03 Commissariat Energie Atomique USE OF NANOPARTICLES WITH A METAL HEART AND DOUBLE ORGANIC COATING AS CATALYSTS AND NANOPARTICLES USEFUL AS CATALYSTS
WO2005040781A1 (en) 2003-10-22 2005-05-06 Toyo Ink Mfg. Co., Ltd. Proton acceptance type sensor, hydrogen gas sensor and acid sensor
US8999244B2 (en) 2007-11-20 2015-04-07 Technion Research And Development Foundation Ltd. Chemical sensors based on cubic nanoparticles capped with an organic coating
IL190475A0 (en) 2008-03-27 2009-02-11 Technion Res & Dev Foundation Chemical sensors based on cubic nanoparticles capped with organic coating for detecting explosives
WO2010079491A1 (en) 2009-01-09 2010-07-15 Technion Research And Development Foundation Ltd. Volatile organic compounds as diagnostic markers in the breath for lung cancer
US9678059B2 (en) 2010-05-23 2017-06-13 Technion Research & Development Foundation Ltd. Detection, staging and grading of benign and malignant tumors
CN109621983B (en) * 2018-12-21 2021-09-17 淮北师范大学 Photo-thermal synergistic catalyst for selectively oxidizing aromatic alcohol to obtain aromatic aldehyde and application thereof
CN109682871B (en) * 2019-01-16 2021-04-16 扬州大学 beta-CD @ CdS nanorod applied to photoelectric biosensing and preparation method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59200951A (en) * 1983-04-28 1984-11-14 Sharp Corp Moisture sensitive element
US5256574A (en) * 1989-06-26 1993-10-26 Bell Communications Research, Inc. Method for selective detection of liquid phase hydrocarbons
US5571401A (en) * 1995-03-27 1996-11-05 California Institute Of Technology Sensor arrays for detecting analytes in fluids

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006045532A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Siemens Ag Preparation of a chemo-active wear layer, useful in chemo-active sensor, comprises bringing nano-particles having a catalytic activity into the wear layer, where the nano-particles having a particle core is coated with a polymer covering
DE102006045532B4 (en) * 2006-09-21 2008-08-21 Siemens Ag Method for producing a chemo-active sensor and sensor with a chemoactive wear layer

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